МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Безопасности труда
Кафедра _______________________________________________________________________
(полное название кафедры)
Утверждаю
Зав. кафедрой _______________
_____________________________
С.М. Коробейников
(подпись, инициалы, фамилия)
«___» _______________ 2020 г.
МАГИСТЕРСКАЯ ДИССЕРТАЦИЯ
по направлению высшего образования
20.04.01 Техносферная безопасность
_______________________________________________________________________________
(код и наименование направления подготовки магистра)
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Факультет энергетики
_______________________________________________________________________________
(факультет)
Красовская Анна Юрьевна
__________________________________________________________
(фамилия, имя, отчество студента – автора работы)
_______________________________________________________________________________
Определение и анализ содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве
(полное название темы магистерской диссертации)
промышленного района г. Новосибирска
_______________________________________________________________________________
Руководитель
от НГТУ
Удальцов Евгений Анатольевич
Автор выпускной
квалификационной работы
Красовская Анна Юрьевна
______________________________________
(фамилия, имя, отчество)
_________________________________
(фамилия, имя, отчество)
к.в.н., доцент
______________________________________
(ученая степень, ученое звание)
ФЭН, гр. ЭнБМ-81
__________________________________
(факультет, группа)
______________________________________
(подпись, дата)
___________________________________
(подпись, дата)
Консультанты по разделам:
Охрана труда
________________________________________________________________________________
(краткое наименование раздела)
Безопасность в ЧС
________________________________________________________________________________
(краткое наименование раздела)
Нормоконтроль
Но
________________________________________________________________________________
(краткое наименование раздела)
А.М. Парахин
__________________________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Н.Я. Илюшов
__________________________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Е.В. Ляхова
__________________________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Новосибирск 2020
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра _______________________________________________________________________
Безопасности труда
(полное название кафедры)
УТВЕРЖДАЮ
Зав. кафедрой Коробейников Сергей Миронович
(фамилия, имя, отчество)
(подпись, дата)
ЗАДАНИЕ
НА МАГИСТЕРСКУЮ ДИССЕРТАЦИЮ
Красовской Анне Юрьевне
студенту _________________________________________________________________
(фамилия, имя, отчество)
факультета ________________________________________________________________
Энергетики
(полное название факультета)
20.04.01 Техносферная безопасность
Направление подготовки ____________________________________________________
(код и наименование направления подготовки магистра)
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Магистерская программа ____________________________________________________
Безопасность жизнедеятельности в техносфере
(наименование магистерской программы)
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Тема _____________________________________________________________________
Определение и анализ содержания подвижных форм тяжелых металлов в
(полное название темы)
почве промышленного района г. Новосибирска
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Определить уровень загрязнения почв подвижными формами
Цели работы ______________________________________________________________
__________________________________________________________________________
тяжелых металлов в районе влияния предприятия цветной металлургии –
__________________________________________________________________________
Новосибирского оловянного комбината.
2
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Задание согласовано и принято к исполнению.
Руководитель
от НГТУ
Студент
Красовская Анна Юрьевна
Удальцов
Евгений Анатольевич
______________________________________
(фамилия, имя, отчество)
(фамилия, имя, отчество)
ФЭН, гр. ЭнБМ-81
к.в.н., доцент
______________________________________
(ученая степень, ученое звание)
______________________________________
(факультет, группа)
______________________________________
(подпись, дата)
______________________________________
(подпись, дата)
Тема утверждена приказом по НГТУ №
5491/2
от « 27 »
ноября
201__г.
8
изменена приказом по НГТУ № 1470/2
от « 16 »
марта
20__
20 г.
Диссертация сдана в ГЭК № _______, тема сверена с данными приказа
___________________________________________________
(подпись секретаря государственной экзаменационной комиссии по защите ВКР, дата)
_________________________________________________
(фамилия, имя, отчество секретаря государственной
экзаменационной комиссии по защите ВКР)
Консультанты по разделам:
Охрана труда
А.М. Парахин
________________________________________________________________________________
(краткое наименование раздела)
__________________________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
________________________________________________________________________________
(краткое наименование раздела)
__________________________________________________________
(подпись, дата, инициалы, фамилия)
Безопасность в ЧС
Н.Я. Илюшов
АННОТАЦИЯ
Магистерская
диссертация
изложена
на
112
страницах
машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы,
материалов и методов, результатов исследований, главы охрана труда,
прогнозирование чрезвычайной ситуации (ЧС), заключения и 6 приложений.
Работа иллюстрирована 16 таблицами и 36 рисунками. Список литературы
включает 80 источников.
Цель диссертационной работы - определить уровень загрязнения почв
подвижными
формами
тяжелых
металлов
в
районе
влияния
металлургического предприятия – Новосибирского оловянного комбината.
В ходе исследования изучены механизмы воздействия тяжелых
металлов на организм человека, процессы трансформации и миграции
тяжелых металлов в почве, оценены физико-химические характеристики
почвы, влияющие на степень подвижности в ней тяжелых металлов.
Рассмотрен технологический процесс производства олова и выявлены
приоритетные загрязнители, поступающие в окружающую среду в
результате деятельности оловянного комбината. Освоена методика отбора
проб, пробоподготовки и проведения количественного химического анализа
почвенных
образцов.
подвижными
Проведена
формами
оценка
тяжелых
степени
металлов
загрязнения
Кировского
почв
района
г.
Новосибирска в зоне влияния оловянного комбината. По результатам
исследования
выявлено
значительное
превышение
установленных
нормативов для следующих элементов: Cu, Ni, Cr, Pb, Zn, As, Mn, Co, Cd,
Sn, Sb.
Рассчитанный
суммарный
показатель
загрязнения
свидетельствует об опасной категории загрязнения почв. При данной
экологической ситуации возможно увеличение числа людей с хроническими
заболеваниями, а также общей заболеваемости населения, проживающего
вблизи металлургического предприятия.
4
ABSTRACT
The master's thesis is presented on 112 pages of typewritten text and
consists of an introduction, a review of the literature, materials and methods,
research results, a chapter on labor protection, emergency forecasting, an opinion
and 6 annexes. The work is illustrated by 16 tables and 36 figures. References
include 80 sources.
The purpose of the thesis is to determine the level of soil pollution by
mobile forms of heavy metals in the area of influence of the metallurgical
enterprise - the Novosibirsk Tin Plant.
The study studied the mechanisms of heavy metals ' impact on the human
body, the processes of transformation and migration of heavy metals in the soil,
and evaluated the physical and chemical characteristics of the soil that affect the
degree of mobility of heavy metals in it. The technological process of tin
production is considered and priority pollutants entering the environment as a
result of the tin plant activity are identified. The method of sampling, sample
preparation and quantitative chemical analysis of soil samples has been mastered.
The assessment of the degree of soil contamination by mobile forms of heavy
metals in the Kirovsky district of Novosibirsk in the zone of influence of the tin
plant was carried out. The results of the study revealed a significant excess of the
established standards for the following elements: Cu, Ni, Cr, Pb, Zn, As, Mn, Co,
Cd, Sn, Sb.
The calculated total pollution index (Zc = 122) indicates a dangerous
category of soil pollution. In this environmental situation, it is possible to increase
the number of people with chronic diseases, as well as the general incidence of the
population living near the metallurgical enterprise.
5
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................. 8
1 ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ (ОБЗОР
ЛИТЕРАТУРЫ) ......................................................................................................... 13
1.1 Характеристика тяжелых металлов ............................................................. 13
1.2 Трансформация и миграция тяжелых металлов в почве ........................... 19
1.3 Физико-химические характеристики почвы, влияющие на подвижность
тяжелых металлов ..................................................................................................... 24
2
ОБЩАЯ
СИТУАЦИЯ
С
ЗАГРЯЗНЕНИЕМ
ПОЧВ
ТЯЖЕЛЫМИ
МЕТАЛЛАМИ В РФ И НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ ................................... 27
2.1 Анализ загрязнения почв тяжелыми металлами в РФ ............................ 27
2.2 Анализ загрязнения почв тяжелыми металлами в г. Новосибирск ........ 29
3
ОБЩАЯ
ХАРАКТЕРИСТИКА
НОВОСИБИРСКОГО
ОЛОВЯННОГО
КОМБИНАТА ...................................................................................................... 34
3.1 Общие сведения о Новосибирском оловянном комбинате ...................... 34
3.2 Технологический процесс производства олова ......................................... 36
4 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ................................................ 41
4.1 Методика отбора проб .................................................................................. 41
4.2 Пробоподготовка ........................................................................................... 44
4.3 Определение физико-химических характеристик почвы, влияющих на
подвижность металлов в почве ................................................................................ 44
4.4 Количественное определение тяжелых металлов методом массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой ................................................. 47
4.5 Количественное определение тяжелых металлов методом атомноабсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией .................................. 49
4.6 Методика вычисления результатов измерений .......................................... 51
4.7 Методы санитарно-гигиенической оценки степени загрязнения почв
тяжелыми металлами ................................................................................................ 52
6
5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ КИРОВСКОГО
РАЙОНА Г. НОВОСИБИРСКА .............................................................................. 56
6 АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В
ПОЧВАХ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА Г.НОВОСИБИРСК ......................... 60
7
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
ГУМИНОВЫХ
КИСЛОТ
ДЛЯ
РЕМЕДИАЦИИ
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ ..................................... 71
8 ОХРАНА ТРУДА. ОЦЕНКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ РИСКОВ ДЛЯ
СОТРУДНИКОВ ИХТТМХ СО РАН ..................................................................... 76
9
БЕЗОПАСНОСТЬ
В
ЧС.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ
АВАРИИ
ПРИ
ПРОВЕДЕНИИ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА ...................................................... 87
9.1
Расчет
избыточного
давления,
развиваемого
при
сгорании
газовоздушных смесей в помещении ..................................................................... 89
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ......................................................................................................... 96
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ...................................................... 98
ПРИЛОЖЕНИЯ ....................................................................................................... 107
7
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность
темы
исследования.
В
результате
стремительно
развивающейся промышленной деятельности, повсеместной урбанизации и
постоянного
роста
автотранспорта
поступление
тяжелых
металлов
в
окружающую среду значительно увеличивается из года в год [1-4]. Основной
средой, в которой накапливаются тяжелые металлы, является почва. Она может
служить источником вторичного загрязнения сопредельных сред (воздух, вода,
растения) [5,6]. Загрязнение почвы тяжелыми металлами является глобальной
проблемой,
которая
требует
принятия
соответствующих
мер
по
предотвращению загрязнения биосферы [7].
Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они не подвергаются
деградации, а только переходят из одного соединения в другое. Попадая в
почву, тяжелые металлы накапливаются в ней, ведут себя как экотоксиканты и
способны передаваться по пищевым цепям в организм человека [8]. Некоторые
тяжелые металлы и металлоиды помимо прямого токсического воздействия на
живые
организмы,
способны
вызывать
канцерогенные,
мутагенные
и
тератогенные эффекты [9-11].
К основным источникам техногенного загрязнения окружающей среды
тяжелыми металлами относятся предприятия цветной металлургии [5, 12, 13].
Крупным предприятием, оказывающим техногенное воздействие на объекты
окружающей среды г. Новосибирска, является Новосибирский оловянный
комбинат, расположенный в промышленной зоне Кировского района. Характер
технологического процесса оловокомбината, несовершенные системы очистки
и нерациональная утилизация отходов обогащения привели к масштабному
загрязнению близлежащей территории.
Анализ загрязнения окружающей среды Кировского района тяжелыми
металлами имеет многолетнюю историю. Ранее были проведены исследования
аэрозольного загрязнения воздуха (2002 г.) [14], загрязнения почвы (2004 г.)
[15] и снежного покрова (2013 г.) [16] в районе оловянного комбината. В 2004 г.
8
было определено валовое содержание тяжелых металлов в почве. Однако в силу
ее буферной способности, определение только валового содержания элементов
не является информативным показателем наличия реальной опасности
загрязнения. Способность тяжелых металлов аккумулироваться растениями,
мигрировать по пищевым цепям, оказывая токсичное и канцерогенное действие
на живые организмы, указывает на необходимость определения подвижных
форм элементов [17, 18]. Анализ содержания мобильных форм тяжелых
металлов
позволяет
оценить
биологическую
доступность,
возможность
миграции элементов в почве и выщелачивание в другие среды (грунтовые и
поверхностные воды).
Для Кировского района необходимость проведения исследования почв на
содержание подвижных форм тяжелых металлов объясняется тем, что на
рассматриваемой территории находятся действующие дачные участки и
рекреационная зона. Почвы этих участков и растущие на них растения
подвергаются загрязнению различными соединениями тяжелых металлов.
Вместе с тем, на территории, которая находится в районе влияния оловянного
комбината, идет интенсивная застройка многоэтажными жилыми домами.
Кроме этого, к 2030 году планируется вынос оловокомбината за территорию
города с последующей рекультивацией и поэтапным перепрофилированием
территории, занимаемой предприятием, под общественно-деловую, торговую,
производственную застройку [19]. Из вышеперечисленного следует, что
максимальный риск негативного воздействия загрязнения почв тяжелыми
металлами на организм человека имеет место в жилых, рекреационных и
общественных зонах.
Цель работы: определить уровень загрязнения почв подвижными
формами
тяжелых
металлов
в районе
влияния
предприятия
цветной
металлургии – Новосибирского оловянного комбината.
Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:
9
1. Отработать методические основы отбора проб, пробоподготовки и
химического анализа почв на содержание в них подвижных форм
тяжелых металлов.
2. Оценить содержание подвижных форм тяжелых металлов в почвах на
территории исследуемой части Кировского района г. Новосибирска.
3. Провести
анализ
существующих способов
ремедиации
(очистки)
загрязненных почв и выбрать наиболее перспективный способ.
4. Провести
оценку
профессиональных
рисков
для
сотрудников
лаборатории интеркаляционных и механохимических реакций Института
химии твердого тела и механохимии СО РАН.
5. Спрогнозировать последствия возможного взрыва при проведении
химического
анализа
механохимических
в
реакций
лаборатории
Института
интеркаляционных
химии
твердого
тела
и
и
механохимии СО РАН.
Объект исследования: загрязнение почвы тяжелыми металлами в районе
влияния Новосибирского оловянного комбината.
Предмет исследования: содержание подвижных форм тяжелых металлов
в почвах в районе влияния Новосибирского оловянного комбината.
Объект наблюдения: Новосибирский оловянный комбинат.
Научная новизна. На рассматриваемой территории города, находящейся в
районе влияния оловянного комбината, впервые были получены сведения о
содержании подвижных форм тяжелых металлов в почве. Дана экологическая
оценка полиэлементного загрязнения почв подвижными формами тяжелых
металлов.
Практическая значимость. Полученные экспериментальные данные
дополняют и конкретизируют сведения периодического мониторинга состояния
окружающей среды Кировского района, проводимым научными организациями
Сибирского отделения Российской академии наук.
На представленную работу получено положительное заключение о
практическом
использовании
результатов:
10
справка
о
практическом
использовании результатов научных исследований Института химии твердого
тела и механохимии СО РАН.
Апробация работы. Основные результаты магистерской диссертации
доложены и обсуждены на 8 конференциях, в том числе 2 Международных, 3
Всероссийских и 1 Региональной:
57-ая Международная научная студенческая конференция МНСК – 2019;
Стендовая
научная
студенческая
конференция
в
рамках
«Дни
студенческой науки НГТУ 2019» (диплом за лучший доклад);
Международная
научно-практическая
конференция
студентов,
магистрантов и аспирантов «Aspire to science» (2019 г.);
Всероссийская
научно-техническая
конференция
для
студентов,
аспирантов и молодых ученых «Наука. Промышленность. Оборона» (НПО 2019 г.) (диплом 1 степени);
Студенческая научная конференция «Студенческая наука НГТУ – 2019»,
секция «Безопасность труда» (диплом I степени);
XI Всероссийская конференция по анализу объектов окружающей среды
с международным участием «ЭКОАНАЛИТИКА-2019»;
Региональная научная студенческая конференция «Интеллектуальный
потенциал Сибири» РНСК-2019 (диплом I степени);
XIII
Всероссийская
научно-техническая
конференция
«Наука.
Технологии. Инновации» НТИ-2019 (диплом III степени).
Материалы исследования представлены на нескольких конкурсах:
Международный проект «Экологическая культура. Мир и согласие»
Неправительственного экологического фонда имени В.И. Вернадского;
V Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ студентов и
аспирантов ВУЗов России по естественным, техническим и гуманитарным
наукам «Шаг в науку».
Результаты
научно-исследовательской
работы
поддержаны
на
Внутривузовском конкурсе научных студенческих грантов НГТУ (2019 г.)
(Грант: №034 – НСГ – 19) (Приложение 1).
11
Публикация материалов исследований. По материалам исследований
опубликовано 7 научных работ, в том числе 2 – в материалах Международных
конференций. Все научные журналы и сборники индексируются в РИНЦ.
Принята к публикации статья «Анализ содержания подвижных форм тяжелых
металлов в почвах в районе влияния предприятия цветной металлургии» в
Международном научном журнале «Химия в интересах устойчивого развития».
Структура и объем диссертации. Магистерская диссертация представлена
на 112 страницах, содержит 16 таблиц, 36 рисунков, 6 приложений.
Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной
части, обсуждения результатов, главы охрана труда, прогнозирования
чрезвычайной ситуации (ЧС), заключения и списка используемой литературы,
который включает в себя 80 наименований.
Вся практическая часть научной работы была выполнена в Институте
химии твердого тела и механохимии СО РАН (ИХТТМ СО РАН) в лаборатории
интеркаляционных и механохимических реакций.
Научная работа проводилась в рамках проектной деятельности кафедры
Безопасности труда НГТУ. Отдельные аспекты исследуемой проблемы были
рассмотрены студентками Сторожко И.В. и Епревой А.Д. Автор благодарит их
за проделанную работу. Особую признательность автор выражает кандидату
химических наук Шацкой С.С., заведующей лабораторией интеркаляционных и
механохимических реакций ИХТТМ СО РАН, и кандидату химических наук
Бычкову А.Л., старшему научному сотруднику лаборатории химии твердого
тела ИХТТМ СО РАН за ценные и конструктивные предложения и помощь в
проведении лабораторных исследований.
12
1 ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОЧВЫ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
(ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Характеристика тяжелых металлов
Для
почв
крупных
городов
характерной
особенностью
является
полиэлементное загрязнение химическими веществами различной природы.
Ведущее место среди них занимают тяжелые металлы. Они являются наиболее
опасными неорганическими ксенобиотиками антропогенного происхождения
[20].
Тяжелые металлы – это группа химических элементов со свойствами
металлов (полуметаллов) и значительным атомным весом (свыше 50 а.е.м.)
или плотностью (более 8 г/см3). Таким образом, к тяжелым металлам относят
более 40 химических элементов периодической системы Д. И. Менделеева:
ванадии (V), хром (Cr), марганец (Mn), железо (Fe), кобальт (Co), никель (Ni),
медь (Cu), цинк (Zn), галлий (Ga), германий (Ge), мышьяк (As), молибден (Mo),
кадмий (Cd), олово (Sn), сурьма (Sb), вольфрам (W), ртуть (Hg), свинец (Pb),
висмут (Bi) и др [21].
Согласно ГОСТ 17.4.1.02-83 тяжелые металлы по степени возможного
негативного воздействия на почву, растения, животных и человека разделены
на три класса: высоко опасные, умеренно опасные и малоопасные (таблица 1.1)
[22].
Таблица 1.1- Отнесение химических веществ, попадающих в почву из
выбросов, сбросов, отходов, к классам опасности
Класс опасности
Химическое вещество
1
Мышьяк, ртуть, кадмий, селен, свинец, цинк, фтор,
бенз(а)пирен
2
Бор, кобальт, никель, медь, молибден, хром, сурьма
3
Барий, ванадий, марганец, вольфрам, стронций, ацетофенон
13
Исходя из таблицы 1.1, видно, что не все элементы классифицированы по
токсичности. Следовательно, степень опасности остальных элементов (олова,
цезия, лантана, висмута и др.) изучена недостаточно.
Опасность тяжелых металлов заключается в том, что они токсичны для
живых организмов в относительно низких концентрациях. Однако некоторые
тяжелые металлы (Fe, Cu, Co, Zn, Mn) являются микроэлементами
(концентрация в организме 105…103 %), которые в малых концентрациях
необходимы для нормальной жизнедеятельности человека и животных. Они
активно участвуют в биологических процессах и являются составной частью
многих ферментов [23].
Например, железо участвует в образовании гемоглобина и некоторых
ферментов. Медь имеет большое значение для процессов роста и развития
организма. Марганец играет важную роль в процессах образования
соединительной
ткани
и
костей,
роста
организма,
в
реализации
репродуктивной функции организма. Цинк участвует в обменных процессах.
Но в то же время, когда концентрация тяжелых металлов превышает
установленные нормы, они накапливаются в организме и могут привести к
негативным последствиям [24].
Наибольшую опасность представляют следующие тяжелые металлы: As,
Pb, Cd, Hg, входящие в общий перечень наиболее важных загрязняющих
веществ окружающей среды, согласованный странами, входящими в ООН.
Данные элементы не имеют полезной роли в биологических процессах и
признаны токсичными в очень низких концентрациях [23].
Тяжелые металлы опасны тем, что не подвергаются биологическому
разложению, они лишь меняют форму нахождения при переходе из одной
природной среды в другую. Они обладают способностью к биоаккумуляции
(накоплению в живых организмах), передаются по пищевым цепям, вызывая
появление
множества
негативных
эффектов
на
различных
ступенях
экологической цепи, в том числе в организме человека [8]. В организме
14
человека они могут включаться в метаболический цикл, образовывать
высокотоксичные металлорганические соединения.
Основной путь поступления соединений тяжелых металлов в организм
человека - пероральный (через желудочно-кишечный тракт) с водой и
пищевыми продуктами, в меньшей степени – ингаляционный (через органы
дыхания) [25]. Пути поступления тяжелых металлов в организм человека
представлены на рисунке 1.1.
.
Рисунок 1.1 – Пути поступления химических элементов в организм человека
Актуальность проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми
металлами объясняется широким спектром их действия на организм человека.
Тяжелые металлы помимо прямого токсического воздействия на живые
организмы, способны вызывать канцерогенные, мутагенные и тератогенные
эффекты [9-11].
Когда содержание тяжелых металлов в организме превышает предельнодопустимые концентрации, начинается процесс угнетающего воздействия на
организм.
Для многих тяжелых металлов характерной особенностью является
тропность, то есть они могут избирательно накапливаться в определенных
органах и тканях, нарушая их структуру и функционирование. Выбор тропного
органа зависит от концентрации элементов, попавшей в живой организм, и их
пути поступления [26].
15
Действие тяжелых металлов начинается на клеточном уровне. В целом
токсичность ионов металлов для систем млекопитающих обусловлена
химической активностью ионов с сульфгидрильными группами (SH-группами).
Данную структуру имеют белки, ферменты и некоторые аминокислоты,
играющие большую роль в обеспечение нормального обмена вещества и
поддержании жизнедеятельности организма. Данный механизм позволяет
отнести
тяжелые
металлы
к
тиоловым
ядам,
блокаторам
отдельных
сульфгидрильных групп молекул [27].
Образование
комплекса
токсиканта
с
SH-группами
биомолекул
сопровождается повреждением их структуры и нарушением функции, что и
инициирует развитие токсического процесса (рисунок 1.2).
Рисунок 1.2 – Взаимодействие ионов металлов с SH-группами
В результате этого взаимодействия происходит блокирование SH-групп,
что приводит к подавлению активности ферментов и свертыванию белков.
Образуются
слабо
диссоциирующие
и,
чаще
всего,
нерастворимые
соединения — меркаптиды. Они накапливаются в тех органах, которые
аккумулируют высокие концентрации металлов (головной мозг, почки, печень,
кости, кровь, жировые ткани человека).
В основном, тяжелые металлы накапливаются в почках и печени,
поскольку печень отвечает за переработку токсичных веществ, а почки за их
выведение. Кроме того, в их состав в большом количестве входит белок
богатый тиоловыми SH-группами, под названием метало-тионин. Таким
образом,
почечные
фильтрация,
в
и
печеночные
организме
каналы
накапливаются
16
засоряются,
токсины
снижается
и
их
продукты
жизнедеятельности клеток. Все это приводит к общему ухудшению здоровья
человека [26].
Помимо
сульфгидрильных
групп
тяжелые
металлы
способны
блокировать также аминные, карбоксильные и другие группы белковых
молекул [27]. Ионы тяжелых металлов в живых организмах образуют наиболее
прочные
связи
с
мягкими
основаниями,
прежде
всего
с
белками,
аминокислотами и пептидами. Вместе с тем, металлы одновременно могут
присоединяться
к
другим
группам
белков,
образуя
хелаты
(металлоорганические комплексы) (рисунок 1.3). С катионами тяжелых
металлов α-аминокислоты образуют внутрикомплексные соли.
Рисунок 1.3 – Хелатообразование аминокислот при взаимодействии с
гидроксидом меди
Помимо
общей
токсичности,
следует
учитывать
потенциальную
канцерогенность некоторых тяжелых металлов. Ученые связывают это с тем,
что данные элементы могут воздействовать на ДНК клеток [28].
Согласно данным Международного агентства по изучению рака (МАИР),
работающего под контролем ВОЗ, мышьяк, кадмий и его соединения,
соединения никеля классифицируются как канцерогены первой группы
(канцерогенные для человека). К данной группе относятся вещества, по
которым имеются достаточно надежные эпидемиологические данные об их
канцерогенной опасности для человека. Соединения свинца, кобальт и его
соединения относятся ко второй группе (вероятно канцерогенные для
человека). В отношении веществ этой группы имеются ограниченные
доказательства их канцерогенной опасности для человека.
17
Канцерогенез – это способность вещества (металла) проникать в клетку и
взаимодействовать с молекулой ДНК, вызывая хромосомные нарушения
клетки.
Основными факторами, влияющими на то, какое воздействие окажут
тяжелые металлы на организм, являются механизм поступления элемента в
клетку, их количество и физико-химическое состояние среды (температура, рН,
наличие в клетке аминокислот). Наибольшая растворимость канцерогенов в
клетке происходит в кислой среде и при повышении температуры. Содержание
в
клетках
аминокислот,
хорошо
связывающих
металлы,
способствует
снижению способности элементов проникать в клетки организма [29].
Мутагенное действие химических веществ связано с изменением
наследственных свойств организма, проявляющихся у потомства. Под
влиянием тяжелых металлов возможно проявление мутационного процесса в
виде мутагенеза в зародышевых клетках (гибель зигот, эмбрионов, плодов на
разных стадиях развития, мутация из поколения в поколение) и мутагенеза в
соматических клетках (нарушение генетического гомеостаз) [9].
При действии ряда тяжелых металлов, когда концентрации элементов
превышали ПДК, было установлено их тератогенное действие (нарушение
плода во время беременности) [10]. Кроме того, выявлено увеличение частоты
появления токсикозов у беременных и нарушений родовой деятельности.
Таким образом, неконтролируемое загрязнение окружающей среды
тяжелыми металлами угрожает здоровью людей. Вклад химических факторов
(в том числе тяжелых металлов) в формирование различных патологий у
человека может колебаться от 10 до 60% в зависимости от места и условий
проживания [30]. Токсичность тяжелых металлов объясняется их связыванием с
соответствующими функциональными группами белковых и других жизненно
важных соединений в организме. Поступление тяжелых металлов в организм
человека в избыточном количестве приводит к необратимым изменениям. В
результате нарушаются нормальные функции соответствующих клеток и
18
тканей, наступает отравление, развиваются различные болезни: нарушения
желудочно-кишечного тракта, печени, почек и др.
1.2 Трансформация и миграция тяжелых металлов в почве
Почва
является
важнейшей
составляющей
экосистемы,
которая
аккумулирует химические загрязняющие вещества из атмосферы и водной
среды. В случае чрезмерного поступления элементов в почву она представляет
собой источник вторичного загрязнения приземного воздуха и водных объектов
[5,6].
Почва – это верхний слой литосферы, образовавшийся под влиянием
растений, животных, микроорганизмов и климата из материнских горных
пород, на котором она находится. Важнейшее свойство почвы – это
плодородие,
заключающееся
в
способности
обеспечивать
рост
и
продуктивность растений. Почва является объектом окружающей среды,
дающим до 90% продуктов питания и различного сырья [31].
Почва
представляет
собой
сложную
полифункциональную
и
поликомпонентную открытую систему, поскольку постоянно обменивается
веществом и энергией с окружающей средой. Полифункциональность почвы
заключается в том, что она является одновременно природным телом, средой
обитания живых организмов, средством сельскохозяйственного производства и
т. д. Поликомпонентность определяется разнообразием входящих в состав
почвы
органических
и
неорганических
веществ,
представленных
минеральными и органическими частицами, почвенным раствором, почвенным
воздухом и живой фазой [32].
Почвенный
воздух
отличается
от
атмосферного
повышенным
содержанием углекислого газа (от 0,1 до 15%, в воздухе 0,03 %) и несколько
меньшим – кислорода (от 10 до 20 %, в воздухе 21%) [32].
Почвенный раствор представляет собой воду с растворенными в ней
минеральными солями. Это наиболее подвижная и активная часть почвы, в
19
которой совершаются различные химические процессы и из которой растения
усваивают химические вещества [32].
Твердая часть почвы состоит из минеральной и органической части. В
гумусовых горизонтах процентное содержание минеральной части достигает 80
– 98 %, органической – 2 – 20% (20 % в болотистых почвах) [31].
В процессе почвообразования происходит накопление гумуса и других
органических
соединений.
Органические
вещества
подразделяются
на
негуминовые вещества (не полностью разложившиеся остатки растений и
животных, жиры, сахара и т.д.) и гумус.
Гумус представляет собой органический материал, разложившийся до
последней степени, образовавшийся из тканей многочисленных отмерших
организмов
вещества.
Он
является
источником питательных
веществ,
необходимых для жизнедеятельности растений, его содержание определяет
плодородие почвы [31].
Минеральная часть почвы представляет собой обломки, частицы
первичных пород и минералов и вторичных, то есть вновь образованных
минералов, солей, оксидов и другие соединения, которые образуются в
результате
действия
процессов
почвообразования
выветривания.
В
минеральную часть входят все зольные элементы, такие как калий, кальций,
магний, железо, сера, фосфор, марганец и многие другие) [32].
Тяжелые металлы поступают в окружающую среду естественным и
техногенным способом. Содержание тяжелых металлов в естественных
незагрязненных
почвах
обусловлено
их
концентрацией
в
исходной
материнской породе. Посредством вулканической деятельности, выветривания
и эрозии, данные элементы попадают в почву, но их содержание находится на
уровне фона. Однако, в последнее время содержание тяжелых металлов
постоянно увеличивается под влиянием антропогенного фактора.
Основными источниками техногенного загрязнения почв тяжелыми
металлами
являются
предприятия
металлургической,
горнодобывающей,
химической промышленности, тепловые электростанции, транспорт и т.д.
20
Почвы вокруг этих предприятий и придорожной зоны содержат тяжелые
металлы в количествах, превышающих нормативы (ПДК И ОДК) в десятки и
сотни раз [5, 12, 13, 33]. Рассеивание тяжелых металлов зависит от высоты
источника выбросов в атмосферу. Максимальное загрязнение почв наблюдается
на расстояниях 1-5 км от промышленных источников загрязнения [31]. Если
источниками выбросов являются высокие дымовые трубы, то значительные
приземные концентрации загрязняющих веществ будут наблюдаться на
расстоянии 10-40 высот трубы. Кроме этого, значительный вклад в
распределение
металлов
в
пространстве
климатические
условия,
рельеф
вносят
местности,
следующие
растительность,
факторы:
городские
постройки и технологические факторы (способ поступления загрязнителей,
форма соединений тяжелых металлов, мощность и характеристика предприятий
и т.д.) [21].
Поступающие в почву тяжелые металлы накапливаются и приводят к
постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают
численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. Важной особенность
тяжелых металлов является устойчивость загрязнения, то есть сам элемент не
разрушается, а переходит из одного соединения в другое или перемещается
между твердой и жидкой фазой. Из почвы они могут быть удалены лишь при
выщелачивании грунтовыми и дождевыми водами, при таянии снега,
потреблении растениями, эрозии и дефляции (перенос ветром с пылью от
загрязненной почвы) [31].
Поступающие в почву химические соединения накапливаются в верхних
гумусовых горизонтах (на глубине не более 20 см). Однако при сильном
загрязнении элементы могут проникать на глубину до 1,5 м. Сильное
загрязнение почвы приводит к постепенному изменению её химических и
физических свойств, снижают численность живых организмов, ухудшают ее
плодородие [31].
Тяжелые металлы поступают в почву в форме различных соединений:
оксидов и различных солей металлов (карбонатов, сульфидов, сульфатов и т.д.)
21
с
ограниченной
растворимостью.
Далее
под
влиянием
почвенных
характеристик соединения тяжелых металлов подвергаются частичному или
полному изменению [35].
Основная часть тяжелых металлов закрепляется в верхних гумусовых
горизонтах. Тяжелые металлы сорбируются на поверхности почвенных частиц,
взаимодействуют
с
почвенным
гумусом,
образуя
труднорастворимые
соединения, аккумулируются в гидроксидах железа, входят в состав
кристаллических
решеток
глинистых
минералов
[35].
Таким образом,
образуется валовое содержание тяжелых металлов. Оно характеризует общую
загрязненность почвы. Полученные комплексы не участвуют в почвенной
миграции, но вместе с пылью могут подниматься в воздух и проникать через
органы дыхания в организм человека.
Валовое содержание отражает потенциальную опасность загрязнения
почвы. Поскольку в настоящее время физико-химическая обстановка городов
меняется достаточно быстро (почва может подщелачивать, подкисляться,
замена грунта и т.д.). Следовательно, тяжелые металлы могут переходить в
другие соединения, доступные для растений. Поэтому высокое валовое
содержание металлов говорит о неблагоприятном состоянии почв.
Отрицательные экологические последствия связаны с подвижными
формами тяжелых металлов. Подвижная форма элементов характеризует
количество вещества, которое легко переходит из почвы в воду, а также в
растения через корневую систему [17, 18, 21].
Подвижными считаются те формы соединений тяжелых металлов,
которые переходят в вытяжку 1 н. раствор соляной кислоты или 2М азотной
кислоты [34]. В природных условиях растворителем является почвенная влага.
Именно через неё тяжелые металлы поступают в растения, а далее по пищевым
цепям в организм человека. В почве мобильная часть элементов находится в
растворимом состоянии в почвенной влаге.
Содержание в почве подвижных форм тяжелых металлов представляет
собой важнейший показатель, характеризующий санитарно-гигиеническое
22
состояние почвы и определяющий необходимость проведения мероприятий по
ремедиации загрязненной почвы.
В данной работе рассматривается металлургическое предприятие как
основной источник загрязнения. В составе его атмосферных выбросов основная
масса представлена соединениями тяжелых металлов в форме оксидов (до 90%)
[35]. Поэтому рассмотрим трансформацию и миграцию данных соединений
тяжелых металлов в почве (рисунок 1.4).
Рисунок 1.4 – Трансформация и миграция тяжелых металлов в почве
Часть тяжелых металлов в форме оксидов, попадая в почвенный раствор,
постепенно растворяются, переходят в форму гидроксидов, карбонатов и т.д.
или в форму свободных ионов. Далее та часть металлов, которая находится в
23
почвенном растворе в виде свободных ионов, комплексов и хелатов
(металлоорганических комплексов), становится доступной для растений и
способна к вымыванию в грунтовые воды.
Подводя итоги, можно сделать вывод, что тяжелые металлы, находясь в
почве в любой форме (фиксируемой или мигрирующей), могут оказать
негативное воздействие на организм человека и окружающую среду.
1.3 Физико-химические характеристики почвы, влияющие на подвижность
тяжелых металлов
Как было сказано выше, часть тяжелых металлов, попадая в почву, может
переходить в труднодоступные для растений соединения или в мобильные
формы, которые представляют наибольшую опасность для живых организмов.
Все зависит от уровня техногенного воздействия и почвенной геохимической
обстановки,
а
именно
от
содержания
гумуса,
кислотно-основных
и
окислительно-восстановительных условий, гранулометрического состава [21,
34, 35].
Твердая
фаза
почвы
состоит
из
частиц
различной
величины.
Соотношение частиц разного диаметра, выраженное в процентах, называется
гранулометрическим составом почвы. К легким почвам относятся песчаные и
супесчаные почвы. В данных почвах невысокое содержание гумуса и элементов
питания. Тяжелые почвы – глинистые и тяжелосуглинистые. Они содержат
достаточное количество элементов питания, но отдают их с трудом, имеют
плохие водно-физические показатели.
Почвы тяжелого механического состава (глинистые и суглинистые)
обладают большей удерживающей способностью элементов, следовательно,
степень подвижности металлов меньше, чем в песчаных и супесчаных почвах
[34, 35].
Высокое содержание органического вещества в почве позволяет
образовывать комплексные соединения с тяжелыми металлами, которые менее
24
доступны для растений. Поэтому на почвах с высоким содержанием органики,
опасность накопления избыточного количества подвижных форм элементов в
растениях меньше, чем в малоплодородных почвах с низким содержанием
гумуса. Прочно фиксируются с органическим веществом Cu, Pb, а слабее – Cd,
Ni, Mn, Co [21, 34, 35].
Реакция среды в почве является важнейшим фактором, определяющим
подвижность тяжелых металлов и их вероятное накопление в растениях. Рост
значений рН усиливает сорбированность катионообразущих металлов (Сu, Zn,
Ni, Hg, Pb и др.) и увеличивает подвижность анионообразующих (Cr, Mo, V и
др.) [21, 34, 35]. Например, уменьшение рН на 1,8-2 единицы приведет к
увеличению растворимости Zn в 3,8-5,4 раза, Cd – в 4-8, Cu – в 2-3 раза. В
нейтральных почвах (рН 6,6-7,0) подвижны соединения V, Se, As, Zn [21].
На подвижность металлов в почве оказывает влияние ее окислительновосстановительные
условия. В хорошо
аэрируемых и
легких
почвах
развиваются окислительные процессы, которые связаны с присоединение
газообразного кислорода из воздуха. Усиление окислительных условий
увеличивает миграционную способность следующих металлов: Zn, Cu, Ni, Co и
др. Данные элементы подвижны в условиях окисления и очень слабо
мигрируют
в
среде,
где
преобладают
процессы
восстановления.
По
способности связывать большинство элементов, почвы можно упорядочить в
следующий ряд: серозем > чернозем > дерново-подзолистая почва [36]. В
кислых почвах, в которых преобладают окислительные условия (обычно это
почвы подзолистого ряда) Cd и Hg образуют легкоподвижные формы, а Pb и As
образуют малоподвижные соединения, способные накапливаться в гумусовых
горизонтах и негативно влиять на состояние живой фазы почв.
Накопление подвижных форм элементов зависит от водного режима
почв.
Водный режим – это совокупность процессов поступления, перемещения,
расхода воды. Водный режим бывает трех видов: промывной, выпотной,
непромывной (рисунок 1.6)
25
Рисунок 1.6 – Классификация существующих водных режимов почв
Наименьшее
накопление
наблюдается в почвах
подвижных
форм
тяжелых
металлов
c промывным режимом, который характерен для
районов с преобладанием осадков над испарением. Однако следует иметь в
виду, что в условиях данного режима потенциальная подвижность металлов
усиливается, и они могут быть вынесены за пределы почвенных горизонтов в
грунтовые воды. Избыток влаги в почве способствует переходу тяжелых
металлов в низшие степени окисления и в растворимые формы.
В почвах с непромывным режимом (испарение воды преобладает над
осадками, вода не достигает грунтовых вод) аккумуляция тяжелых металлов
возрастает.
Максимальное накопление тяжелых металлов (в то числе подвижных
форм) в почвах с выпотным режимом (непромывной тип, грунтовые воды
залегают неглубоко) [21].
Таким образом, в почву поступают различные по растворимости и
миграционной способности соединения тяжелых металлов. Предварительно
содержание фиксируемой и подвижной части соединений тяжелых металлов
можно качественно оценить по почвенным факторам, которые перечислены
выше.
26
2 ОБЩАЯ СИТУАЦИЯ С ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ
МЕТАЛЛАМИ В РФ И НОВОСИБИРСКОЙ ОБЛАСТИ
2.1 Анализ загрязнения почв тяжелыми металлами в Российской
Федерации
Среди множества факторов, формирующих здоровье населения, важную
роль играет состояние городской среды. На территории Российской Федерации
ежегодно проводится мониторинг состояния окружающей среды, по итогам
которого составляются Государственные доклады о состоянии окружающей
среды.
Согласно
Государственному
докладу
«О
состоянии
санитарно-
эпидемиологического благополучия населения в РФ в 2018 году» санитарногигиенические факторы являются одними из наиболее значимых факторов,
оказывающих влияние на состояние здоровья населения РФ (62,3%) (таблица
2.1) [37].
Таблица 2.1 - Факторы среды обитания, формирующие состояние здоровья
населения в субъектах РФ, 2018 год
Группы факторов среды
обитания
Факторы, входящие в состав групп
Социальные и
экономические факторы
Промышленно-экономическое
развитие территории.
Социальная напряженность.
Уровень социального благополучия.
Условия труда.
Химическое и биологическое
загрязнение продуктов питания,
питьевой воды, почвы,
атмосферного воздуха.
Физические факторы
Объем продажи алкоголя.
Расходы на табачные изделия.
Отклонение от норм потребления
продуктов питания
Санитарногигиенические факторы
Факторы образа жизни
населения
27
Доля населения,
подверженного влиянию
факторов среды обитания
64,3
62,3
48,7
Стоит отметить, что наибольшее воздействие на здоровье человека
оказывают химические факторы (химическое загрязнение воздуха, почвы,
продуктов питания и воды), которым подвержено 56,4 % населения [37].
Причем наиболее опасными загрязнителями окружающей среды для здоровья
городского насления яаляются тяжелые металлы.
В целом результаты гигиенической оценки качества почв селитебной
зоны городских и сельских поселений РФ в период 2013-2018 гг. показывают
положительную тенденцию в виде снижения количества проб почвы с
превышением гигиенических нормативов [37]. По сравнению с 2013 годом, в
2018 наблюдается снижение доли почв, не соответствующих гигиеническим
Доля проб с превышением
гигиенических нормативов, %
нормативам по санитарно-химическим показателям на 3,54 % (рисунок 2.1).
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
2013
2014
2015
Паразитологические показатели
2016
2017
2018
Санитарно-химические показатели
Микробиологические показатели
Рисунок 2.1 – Доля проб почвы, отобранных на территории РФ, с превышением
гигиенических нормативов по санитарно-химическим, микробиологическим,
паразитологическим показателям, %.
В 2018 г. в почвах было определено содержание железа, мышьяка, ртути,
кобальта, кадмия, меди, цинка, никеля, свинца, олова и хрома в различных
формах (валовых, подвижных, водорастворимых) [38].
28
Приоритетными при выборе точек наблюдений за загрязнением почв
тяжелыми металлами являются районы, где расположены предприятия
энергетики, металлургии, машиностроения, топливной,
химической и
нефтехимической промышленности.
За период 2010-2018 гг. по величине суммарного показателя загрязнения
(Zс) к опасной категории загрязнения почв тяжелыми металлами относится 1,7
% обследованных городов и их отдельных районов, к умеренно опасной – 7,8 %
[38].
Почвы 90,5 % населенных пунктов по показателю загрязнения
относятся к допустимой категории загрязнения тяжелыми металлами. Однако
стоит отметить, что в отдельных районах населенных пунктов почвы могут
иметь более высокую категорию загрязнения тяжелыми металлами. Особенно
сильно могут быть загрязнены почвы на расстоянии 1 км вокруг крупного
источника промышленных
выбросов
соединений
тяжелых
металлов
в
атмосферу.
Основным критерием гигиенической оценки загрязнения почв каждым
отдельным элементом является ПДК (ОДК) в почве. По данному показателю за
период 2014-2018 гг. отмечается значительное загрязнение почв тяжелыми
металлами (среднее значение не ниже 3 ПДК (ОДК)) [38].
В 2018 году, по сравнению с 2013 годом, доля проб почвы селитебных
территорий, не соответствующих гигиеническим нормативам по содержанию
тяжелых металлов, снизилась на 2,11 %, ртути – на 0,05 %, свинца – на 0,69 %,
кадмия – на 0,36 %, пестицидов – на 0,31 % [37].
2.2 Анализ загрязнения почв тяжелыми металлами в г. Новосибирск
Вследствие влияния совокупности природных и техногенных факторов
территория города Новосибирска неоднородна по санитарно-экологическому
состоянию. Планировка города неблагоприятно сказывается на состоянии
окружающей среды. В юго-западной и южной частях Новосибирска находится
29
большое
количество
производственных
объектов,
выбросы
которых
преобладающими южными и юго-западными ветрами переносятся почти на
всю территорию города. Данную ситуацию усугубляет рост антропогенного
воздействия на окружающую среду [39].
Исследования почвы населенных мест г. Новосибирска показали, что на
фоне снижения нестандартных проб по санитарно-химическим показателям
наблюдается рост по микробиологическим и паразитологическим показателям.
В 2018 г. выявлено 13 нестандартных проб почвы по санитарнохимическим показателям, 3 из нестандартных проб почвы, в которых
обнаружено
превышение
гигиенических
нормативов,
отобраны
со
строительных площадок на этапе отвода земельного участка под строительство
[40].
По данным ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» результаты исследования
почв
территории
г.
Новосибирска
показывали
наличие
приоритетных
загрязняющих веществ: меди, мышьяка, цинка, свинца, кадмия, никеля,
марганца [39].
Согласно Решению Совета депутатов г. Новосибирска от 26.12.2007
№ 824 «О генеральном плане Новосибирска» на карте-схеме санитарноэкологического состояния, негативного воздействия объектов капитального
строительства выделены границы участков территории города по степени ее
загрязнения: загрязненные территории, умеренно загрязненные территории,
условно чистые (Приложение 2) [41].
В основном, загрязненные территории распространяются рядом с
промышленными предприятиями. Один из таких участков является район
вблизи оловянного комбината, ставший полигоном настоящих исследований.
Загрязненная территория располагается от «Винаповского проезда» вдоль ул.
Ватутина в северо-западном направлении, включая территории жилых домов по
ул. Мира, часть Бугринской рощи, пойму реки Тулы. Внутри данного участка
особо выделяется зона техногенного загрязнения, прилегающая к территории
оловянного комбината и доходящая до Бугринской рощи.
30
Одним из крупных промышленных районов г. Новосибирска является
Кировский. Он занимает лидирующие позиции по максимальному содержанию
следующих тяжелых металлов: Zn, As, Cu, Ni, Sn (таблица 2.2). По содержанию
Pb на первом месте находится Октябрьский район, по Mn – Дзержинский район
[38].
Таблица 2.2 - Среднее значение концентраций тяжелых металлов в Кировском
районе
Концентрации загрязняющих веществ в почве, млн.-1
Тяжелые металлы
цинк
кадмий
медь
свинец
никель
марганец
олово
мышьяк
138,8
0,76
22,40
15,43
20,48
496,60
5,50
37,88
Исследования почв Кировского района г. Новосибирска на содержание в
них тяжелых металлов проводились ранее [15]. Тогда было определено валовое
содержание тяжелых металлов. Но, несмотря на проведенные исследования,
вопрос о степени доступности элементов для растений, основного пути
поступления тяжелых металлов в организм человека, остается неразрешенным,
что и определяет актуальность настоящей работы.
Для оценки общего загрязнения почвы в работе [15] было определено
валовое содержание тяжелых металлов методом рентгенофлуоресцентного
анализа на синхротронном излучении (РФА-СИ). Результаты исследования
представлены на рисунке 2.2. Преимущественными загрязнителями являются
олово, мышьяк, свинец и цинк. Помимо этих элементов в большом количестве
обнаружены ртуть, кадмий, хром и др. Согласно действующим нормативам
установлен высокий уровень техногенного загрязнения почв тяжелыми
металлами в районе влияния оловянного комбината. Экологический риск от
деятельности оловокомбината весьма высок из-за использования загрязненных
земель в сельскохозяйственных и рекреационных целях.
31
мг/кг
Рисунок 2.2 – Содержание As, Sn, Zn, Pb в почва района оловокомбината г.
Новосибирска
В работе [42] проведено исследование по изучению форм нахождения
меди, свинца, цинка и никеля в почвах различных районов г. Новосибирска.
Почвы отбирались на расстоянии 10-20 м от автотрасс по стандартным
методикам. Содержание тяжелых металлов определялось методом атомноабсорбционной спектрометрии. Элементный химический состав почвы в
Кировском районе по улице Ватутина представлен в таблице 2.3.
Таблица 2.3 - Содержание Cu, Ni, Pb, Zn в различных формах в почве
Кировского района
Медь
Никель
Свинец
Цинк
Валовое
содержание
Подвижная
форма
Валовое
содержание
Подвижная
форма
Валовое
содержание
Подвижная
форма
Валовое
содержание
Подвижная
форма
32,7
0,75
42,5
2,01
27,5
3,78
75,0
8,31
Из таблицы 2.3 видно, что содержание подвижных форм соединений
меди самое низкое (до 1%). Самым подвижным элементов в почвах Кировского
района является цинк. Преимущественно соединения тяжелых металлов в
почвах г. Новосибирска достаточно прочно связаны. Их значительная часть
32
сосредоточена
в
кристаллических
решётках
первичных
и
вторичных
минералов.
Анализируя данные о содержании тяжелых металлов в почвах г.
Новосибирска из Государственных докладов и научных журналов, можно
сделать вывод, что результаты проведенных научных исследований дополняют
информационно-аналитические материалы Государственных докладов.
33
3 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НОВОСИБИРСКОГО ОЛОВЯННОГО
КОМБИНАТА
Новосибирск является крупным промышленным центром Сибири. К
ведущим отраслям промышленности города относятся машиностроение,
металлургия,
электроэнергетика
и
пищевая
промышленность.
Всего
насчитывается около 215 крупных и средних промышленных предприятий. В
их число входит единственный в России комбинат по выплавке олова – ООО
«Новосибирский оловянный комбинат».
3.1 Общие сведения о Новосибирском оловянном комбинате
Новосибирский оловянный комбинат производит олово, сплавы и припои
на его основе. Продукция оловокомбината включает в себя:
• Олово различной степени чистоты согласно ГОСТ 860-75;
• Припои на основе олова, свинца, сурьмы, висмута в виде трубки,
проволоки, прутка, цилиндров и чушек по ГОСТ 21930-76 и ГОСТ 21931-76;
• Специальные сплавы и припои по ТУ и по согласованным параметрам.
• Баббиты на основе олова, меди, свинца и сурьмы по ГОСТ 1320-74.
Стоит отметить, что система менеджмента качества предприятия
соответствует требованиям ГОСТ ISO 9001-2011 [43].
Свою первую продукцию оловокомбинат произвел в 1942 г. Предприятие
с каждым годом наращивало темп производства и собственную сырьевую базу.
Главное достижение завода: выпуск олова сверхчистоты - 99,9999 % [44]. Но с
2009 года объёмы производства снизились в результате уменьшения добычи
олова, ухудшения качества руды и экономического кризиса. В 2013 году на
комбинате началась процедура банкротства. Производственные мощности
оказались в распоряжении Новосибирского обрабатывающего завода, позднее
переименованного в ООО «Новосибирский оловянный комбинат». На данный
34
момент предприятие работает стабильно. Среднесписочная численность
сотрудников на 2019 г. составляет 168 человек [45].
Оловянный комбинат располагается в Кировской промышленной зоне г.
Новосибирска по адресу улица Мира, дом 62. Величина санитарно-защитной
зоны оловянного комбината составляет 500 м. Она была уменьшена до этого
размера в связи с сокращением объемов производства и модернизацией
системы очистки [46].
Стоит отметить, что оловокомбинат располагается в юго-западной части
города. Учитывая южную и юго-западную «розу ветров» города, выбросы
предприятия переносятся на большую часть территории Новосибирска,
охватывая дачные участки, которые находятся на расстоянии 600 м от
предприятия, жилые комплексы – на расстоянии 700 м, парк культуры и отдыха
«Бугринская роща», который удален от комбината на 900 м (рисунке 3.1).
Рисунок 3.1 – Карта-схема зонирования территории в районе Новосибирского
оловянного комбината
Необходимо
добавить,
что
согласно
перспективному
проекту
перепланировки Кировского района, власти города планируют вынести
оловокомбинат за черту города к 2030 году с последующей рекультивацией и
35
поэтапным перепрофилированием территории, занимаемой предприятием. На
данной территории планируется возвести общественно-деловую, торговую и
производственную (V – IV классов опасности предприятия) застройку [19].
Кроме того, на данный момент территория, которая находится под
непосредственным
влиянием
оловокомбината,
активно
застраивается
многоэтажными жилыми домами.
3.2 Технологический процесс производства олова
Перед
оценкой
степени
загрязнения
почв
следует
рассмотреть
технологический процесс производства олова, состав используемых руд, а
также
характеристику
определить
пылегазоочистных
преимущественную
группу
сооружений.
химических
Это
веществ,
позволит
которые
поступают в окружающую среду, в результате деятельности оловянного
комбината.
Стоит отметить уникальность технологии производства олова на
Новосибирском оловянном комбинате - выпуск олова сверхчистоты - 99,9999
%.
Олово в обычных условиях – это мягкий, пластичный металл серебристобелого цвета; температура плавления 232 , температура кипения 2270 ,
плотность олова при комнатных температурах 7,3 г/см3 [47].
В основном олово используют для приготовления сплавов и нанесения
покрытий. Сплавы олова со свинцом и других металлов (висмута, сурьмы)
применяют для пайки и называют припоями. Другую группу сплавов на основе
олова составляют баббиты, которые помимо олова содержат сурьму, медь,
свинец; эти сплавы имеют низкий коэффициент трения при скольжении по
стали. Листовая сталь, покрытая тончайшим слоем олова, находит широкое
применение в качестве консервной тары [47].
36
Для производства металлической стали в качестве исходного сырья
используются оловянные концентраты, а также оловосодержащие минералы с
содержанием олова 10-60 % [48].
Россия входит в список стран, которые обладают крупнейшими
сырьевыми базами олова. На территории страны запасы олова распределены
неравномерно. Они сконцентрированы на Дальнем Востоке в основном на
территории Республики Саха (Якутия), Хабаровского и Приморского краев и
Чукотского АО (рисунок 3.2). Однако уровень освоенности российских запасов
олова находится на низком уровне [49].
Рисунок 3.2 – Основные месторождения олова и распределение его запасов и
прогнозных ресурсов по субъектам Российской Федерации, тыс. т
Добычу олова с последующим получением оловянных концентратов
ведут две компании, управляемые ПАО «Русолово»: ООО «Правоурмийское»,
АО
«Оловянная
рудная
компания».
Выпускаемая
характеризуется высоким содержанием олова (более 50 %).
37
ими
продукция
Оловянные концентраты получают не только из природных руд, но и из
техногенных
образований
–
отходов
горного,
обогатительного
и
металлургического производств. В России их переработкой занимаются в
Приморском крае (отходы обогащения) и Свердловской области (отходы
металлургического производства). Содержания олова в получаемых при этом
концентратах варьируется в пределах от 10 до 30%.
Внутренним
концентратов
получателем
является
ООО
производимых
«Новосибирский
в
России
оловянных
оловянный
комбинат»,
производящий металлическое олово и оловянные сплавы. Остальная часть
оловянных концентратов направляется на экспорт. Необходимо добавить, что
отечественное производство оловянных концентратов незначительно, но
устойчиво растет [49].
Рассмотрим общий технологический процесс переработки оловянных
концентратов, который включает в себя:
а) доводка оловянных концентратов;
б) обжиг;
в) восстановительная плавка;
г) рафинирование [48].
Оловянные концентраты, поступившие на предприятие, помимо олова
содержат ряд других элементов: вольфрамит, сульфиды тяжелых металлов,
иногда золото, циркон и др. Их содержание обычно не превышает 30 %, однако
многие минералы могут представлять промышленный интерес в случае
выделения их в виде отдельных продуктов. К тому же для выплавки олова
различных марок в концентратах должен быть определенный процент олова от
(40-70%). Поэтому черновые оловянные концентраты на первом этапе
подвергают доводке.
Для удаления из концентратов вредных примесей используется обжиг.
Его основной целью является удаление мышьяка и серы путем термической
диссоциации и окисления. Мышьяк в оловянных концентратах содержится
главным образом в виде минерала FeAsS, а сера, также в виде FeS2 или Fe7S8.
38
Обжиг оловянных концентратов на отечественных предприятиях осуществляют
в многоподовых печах или в печах кипящего слоя.
Следующий этап – восстановительная плавка, при которой олово
восстанавливается из SnO2 оксидом углерода в электротермических печах при
высокой температуре (1150-1350
) по схеме: SnО2 → SnO → Sn. Трудности,
которые возникают при восстановительной оловянной плавке, заключаются в
отделении олова от железа. Процесс плавки необходимо вести так, чтобы
основная масса Sn оказалась восстановленной до металла, а Fe только до FeO,
которую можно перевести в шлак.
Черновой металл, получаемый в результате восстановительной плавки,
обычно состоит из Sn 93—99%, Fe 0,2-1,5%, As 0,2-2%, S до 0,1 %, Pb до 3 %,
Cu до 2 %, Bi до 0,4 %. Для удаления примесей используется рафинирование
(очистка), которое в России осуществляется огневым (реагентным) способом.
Метод
заключается
в
обработке
расплавленного
металла
различными
реагентами с последовательным удалением примесей Fe, As, Pb, Cu, Bi, Sb.
После рафинирования процент олова становится не менее 99,92 %.
Кроме перечисленных операций в технологическую схему входят
дополнительные
операции
по
переработке
полупродуктов
производств
(промежуточных продуктов, предназначенных для дальнейшей переработки) и
хвостов обогащения (отходы процессов обогащения полезных ископаемых, в
которых содержание ценного компонента ниже, чем в исходном сырье).
Хвосты обогащения складируются на территории хвостохранилища,
которое находится на территории предприятия и занимает площадь около 15
гектар. Содержащиеся в хвостах соединения тяжелых металлов могут
рассеиваться ветром на незначительные расстояния, то есть являться
источником локального загрязнения, и вымываться осадками, загрязняя почву и
грунтовые воды. Однако хвостохранилище оловокомбината открытое и
оборудовано ненадлежащим образом, что может увеличивать площадь и
степень загрязнения прилегающих территорий.
39
На 2012 год в условных отвалах было накоплено около 130 тысяч тонн
хвостов со средним содержанием олова 0,5 – 1,5%. То есть, запасы олова на
территории хвостохранилища составили более 1500 т. В 2011 г. был запущен
цех переработки хвocтoв oбoгащения c целью извлечения oлoва [50].
Основными минералами хвостов являются сульфиды – FeS2, Fe7S8,
CuFeS2, Cu2S, FeAsS, ZnS, PbS и пустая порода SiO2, CaO, Al2O. Олово в
хвостах присутствует в виде минерала – касситерита SnO2 (табл. 3.1).
Таблица 3.1- Состав оловосодержащих сульфидно-кварцевых хвостов
Компо
Sn
Cu
Pb
Zn
Fe
As
S
CaO
SiO2
Al2O3
0.7-1
0.9-1.2
1.2-1.3
0.8-1.3
26-28
9-10
14-20
12-15
18-20
4-5
нент
%
Таким образом, при технологическом процессе производства олова
выделяются следующие токсичные вещества: соединения мышьяка, свинца,
цинка, меди, железа, окислы серы. Основной выброс загрязняющих веществ в
атмосферу осуществляется через стометровую дымовую трубу. Помимо трубы
источниками
выделения
являются
дробилки,
бункеры,
транспортеры,
различные печи, отвалы полупродуктов, а также хвостохранилище [14].
На предприятии для очистки выбросов применяются электрофильтры,
рукавные фильтры, скрубберы Вентури, циклоны, полые скрубберы. Для
очистки
основных
выбросов
через
дымовую
трубу
применяется
многоступенчатая система пылеулавливания, эффективность которой довольно
высока [14].
Та часть загрязняющих веществ (в том числе тяжелых металлов), которая
не была уловлена системой очистки, аэрально рассеивается, оседает и
накапливается в почве. Далее тяжелые металлы способны переходить в
подвижную форму, мигрировать в почве и аккумулироваться в растениях.
Исходя из вышеприведенного, очевидно, что исследование почв на содержание
подвижных форм тяжелых металлов обосновано и актуально.
40
4 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Метод отбора проб
Исследование почв проводилось с 2018 по 2020 год на кафедре
Безопасности
труда
НГТУ
и
в
лаборатории
интеркаляционных
и
механохимических реакций ИХТТМ СО РАН.
Методика исследования включала в себя отбор проб, пробоподготовку и
химический анализ.
На территории, оказавшейся в районе деятельности комбината, было
выбрано
10
пробных
площадок
в
северо-восточном
направлении
от
предприятия таким образом, чтобы охватить все типы городских зон:
промышленные, жилые и рекреационные.
Отбор проб проводился в сентябре 2018 года в соответствии с
требованиями ГОСТ 17.4.4.02-2017 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и
подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического
анализа»[51].
Согласно ГОСТу пробные площадки намечались вдоль векторов «розы
ветров». Повторяемость направлений ветра в г. Новосибирск за период
наблюдений с 1966 по 2018 годы представлена на рисунке 4.1 [52].
Преимущественно в Новосибирске дуют южные ветра - 34 % и юго-западные –
18 %.
Еще одним существенным фактором изучения степени загрязнения почв
в северо-восточном направлении от предприятия является рельеф местности
(рисунок 4.2).
Тяжелые металлы в подвижной форме находятся в виде свободных ионов
в почвенном растворе. Следовательно, существует вероятность частичного
попадания тяжелых металлов с миграционными потокам в поверхностные и
подземные воды. В результате геохимического стока ионы тяжелых металлов
мигрируют в пониженные участки местности и накапливаются в донных
41
отложениях. Отсюда следует, что ионы тяжелых металлов будут мигрировать в
сторону снижения рельефа, то есть в северо-восточном направлении к р. Обь.
Рисунок 4.1- Повторяемость направлений ветра в г. Новосибирске за период
наблюдений 1966-2018 гг.
Рисунок 4.2 – Топографическая карта Кировского района г. Новосибирска
42
В соответствии с требованиями стандарта пробы почв были отобраны на
пробной площадке
м методом конверта на различном расстоянии от
предприятия (0,5-2,4 км) [51]. На карте (рисунок 4.2) отмечено расположение
оловянного комбината и его хвостохранилища, указаны места отбора проб
почвы. Для наглядности на карту нанесена «роза ветров» г. Новосибирск. Точка
штиля совмещена с дымовой трубой оловокомбината.
Рисунок 4.3 – Карта-схема расположения точек отбора проб
Пробы отбирались инструментом, не содержащим металлов во избежание
повторного загрязнения образцов. Перед отбором точечных проб стенку
прикопки
зачищали
пластмассовым
шпателем.
Объединенную
пробу
составляли путем смешивания пяти точечных проб, отобранных на одной
пробной площадке. Точечные пробы отбирались на глубине до 20 см массой не
менее 0,2 кг.
В качестве контрольных образцов были отобраны пробы почвы в устье
реки Ельцовка (координаты 54.443188, 82.308552). Данная точка, значительно
43
удалена от промышленных и сельскохозяйственных предприятий и в
исследованиях по химии окружающей среды часто служит для отбора
контрольных образцов почвы, воды и воздуха, не подвергнутых техногенному
воздействию [53, 54].
4.2 Пробоподготовка
Для получения достоверных данных, реально отражающих свойства и
состав почвы кроме правильного отбора проб в полевых условиях, нужна
квалифицированная подготовка к анализу и правильное хранение образцов [51].
Отобранные образцы были высушены до воздушно-сухого состояния при
температуре и влажности лабораторного помещения. После этого из почвы
были удалены инородные включения (растения, камни, стекло и т.д.). Далее
проба разминалась пестиком в ступке до однородного состояния, просеивалась
через сито с диаметром отверстий 2 мм. Для приготовления лабораторной
пробы высушенную, просеянную пробу поделили методом квартования на
представительные части до получения проб требуемого размера.
4.3 Определение физико-химических характеристик почвы, влияющих на
подвижность металлов
Влажность
почвы
согласно
ГОСТ
5180-2015
«Грунты.
Методы
лабораторного определения физических характеристик» определялась путем
высушивания проб в сушильном шкафу (рисунок 4.4) при 105
постоянной массы [55]. В данном случае процесс высушивания занял 2 часа.
Влажность почвы
, %) вычисляется по формуле:
,
где
– масса влажной почвы с бюксом, г;
– масса высушенной почвы с бюксом, г;
m – масса пустого бюкса, г.
44
до
Рисунок 4.4 – Сушильный шкаф в лаборатории
Числовые значения уровня влажности также необходимы для пересчета
результатов элементного анализа на абсолютно сухую почву. Для этого были
вычислены значения коэффициента К. На него были умножены полученные
концентрации тяжелых металлов в каждой пробе:
,
где
– влажность почвы, %.
Для определения рН в соответствии с ГОСТ 26423-85 «Почвы. Методы
определения удельной электрической проводимости, рН и плотного остатка
водной вытяжки» была приготовлена водная вытяжка из почвы: пробу почвы
массой 30 г поместили в колбу, к ней прилили 150 мл дистиллированной воды.
Далее почву с водой перемешивали около 3 минут и дали ей отстояться.
Измерение поводили электрометрическим методом с помощью рН-метра
(рисунок 4.5).
45
Рисунок 4.5 – Определение рН водной вытяжки с помощью рН-метра
Процентное содержание минеральной составляющей определялось путем
прокаливания навески почвы в муфельной печи согласно ГОСТ 27784-88
«Почвы. Метод определения зольности торфяных и оторфованных горизонтов
почв» [57, 58].
В предварительно прокаленный и взвешенный фарфоровый тигель (рис.
4.6) поместили навеску почвы (около 2/3 объема тигля). Далее тигли были
поставлены в муфельную печь, где температура сначала опвышалась до 200
затем до 525
,
, и прокаливание длилось 3 часа. После прокаливания тигли
были охлаждены и взвешены.
Массовую долю минеральной составляющей (зольности) в процентах
вычисляют по формуле:
В С
где А – навеска сухой почвы, г;
А
,
В – вес тигля с прокаленной почвой, г;
С – вес пустого тигля, г.
Разница между В и С показывает массу минеральной части почвы.
46
Рисунок 4.6 – Масса пустого прокаленного фарфорового тигля
4.4 Количественное определение тяжелых металлов методом массспектрометрии с индуктивно-связанной плазмой
Общая блок-схема проведения количественного химического анализа
почвенных образцов приведена в Приложении 3 с указанием этапов
определения подвижных форм тяжелых металлов.
Методы определения тяжелых металлов в почве предполагают их перевод
из твердых объектов в раствор. Подвижные формы тяжелых металлов из
анализируемых образцов извлекаются раствором
моль л азотной кислоты
квалификации особой чистоты [59].
Для приготовления вытяжки 1 моль/л раствором азотной кислоты навеску
пробы (2 гр.) помещали в полипропиленовые пробирки с завинчивающимися
пробками объёмом 50 мл. Приливали 10 мл заранее приготовленного
раствора NHO3. Ставили в HotBlock, нагретый до 95
моль л
на 2 часа. После
охлаждения через час пробы аккуратно перемешивали и вращательным
движением убирали осадки с боков пробирок. Затем снова ставили в HotBlock
47
на 2 часа. В результате получилась вытяжка представленная на рисунке 4.7.
После охлаждения вытяжку отфильтрована через фильтр «белая лента».
Рисунок 4.7 – Вытяжка
моль л раствора азотной кислоты
Исследование почв проводилось согласно установленным методикам,
представленным
в
нормативном
документе
ПНД
Ф
16.2.2:2.3.71-2011
«Количественный химический анализ почв» [59].
Определение содержания тяжелых металлов проводилось методом массспектрометрии
с
индуктивно-связанной
плазмой
(ИСП-МС)
спектрометре Agilent 7500a (рисунок 4.8).
Рисунок 4.8 – Масс-спектрометр Agilent 7500a
48
на
масс-
Масс-спектрометрия (МС) – метод анализа вещества, основанный на
ионизации атомов и молекул, входящих в состав пробы и регистрации спектра
масс образовавшихся ионов. Фактически метод сводится к определению
отношения массы к заряду и относительного количества ионов, образующихся
при ионизации пробы [60].
Для
получения
анализируемая
квадрупольным
масс-спектра
проба.
в
аргоновую
Селективность
масс-анализатором,
в
плазму
измерения
котором
распыляется
обеспечивается
происходит
разделение
определяемых элементов по отношению массы атома к заряду [59].
Определение элементов в пробах проводят в рамках процедуры
сканирования в соответствии с программным обеспечением масс-спектрометра.
Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических
методов состоит в том, что она непосредственно контактирует с самими
частицами вещества. А другие методы спектрометрии регистрируют лишь
излучение или поглощение энергии молекулами или атомами.
Главным достоинством метода ИСП-МС можно считать быстрое
одновременное определение большого набора химических элементов с высокой
чувствительностью. Недостатками является высокая стоимость оборудования и
расходных материалов, повышенные требования к чистоте используемых
реактивов, газов, воды, чистоте помещения и т. д.
4.5 Количественное определение тяжелых металлов методом атомноабсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией
Для верификации результатов часть проб была исследована методом
атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией на приборе
Varian АА280FS (рисунок 4.9).
Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС) – метод элементного
анализа вещества по атомным спектрам поглощения. Данный метод основан на
измерении интенсивности поглощения излучения резонансной длины волны
49
атомным паром определяемого
элемента, образующимся
в результате
атомизации пробы в пламени горелки спектрометра [60].
Рисунок 4.9 – Атомно-абсорбционный спектрометр Varian AA280FS
Подготовленную пробу распыляют в пламя горелки и регистрируют
сигнал абсорбции для определяемого элемента при требуемой длине волны не
менее трех раз. По среднему значению рассчитывается содержание элемента в
пробе. Для получения пламени используют различные комбинации горючих
газов с окислителями, в данном случае это ацетилен с воздухом [59].
Атомно-абсорбционный анализ обладает высокой чувствительностью и
селективностью. Метод исключает влияние на результаты анализа наложения
линий других атомов, присутствующих в образце.
К недостаткам ААС по сравнению с ИСП-МС относится невозможность
определения нескольких элементов при проведении анализа.
Спектральные методы анализа занимают лидирующие позиции среди
инструментальных методов анализа таких сложных объектов, как почвы.
Данные обоих методов согласуются между собой в пределах относительной
погрешности и дополняют друг друга.
50
4.6 Методика вычисления результатов измерений
Концентрация элемента в растворе проб (Х, мг/л) для обоих методов
рассчитывается по формуле:
где А – содержание металла в анализируемой пробе, мг/л;
– объем колбы, в которой проводили разбавление, мл;
V – объем пробы для разбавления, мл.
Далее проводится вычисление результатов измерений элементов в
исходной пробе в пересчете на абсолютно-сухую почву.
Массовая
доля
элемента
в
воздушно-сухой
пробе
(
в с
мг
пробе
(
а с
мг
кг рассчитывается по формуле:
в с
где – содержание металла в анализируемом растворе, мг/л;
– объем подготовленного раствора, мл;
– масса навески воздушно-сухой пробы, г.
Массовая
доля
элемента
в
абсолютно-сухой
кг рассчитывается по формуле:
Х
а с
К,
Где К – коэффициент пересчета результатов на абсолютно-сухую почву.
Итоговые результаты химического анализа следует представлять в виде:
а с
, мг/кг, Р=0,95
а с
где
мг кг
– значение характеристики погрешности.
Используемые методики согласно ПНД Ф16.2.22.371-2011 обеспечивают
получение результатов анализа с погрешностями, не превышающими значений,
указанных в Приложении 4.
51
4.7 Методы санитарно-гигиенической оценки степени загрязнения почв
тяжелыми металлами
Существует два подхода к оценке качества почвы [61].
Первый подход – санитарно-гигиеническое нормирование каждого
отдельного
элемента.
Критериями
являются
предельно-допустимые
концентрации (ПДК), ориентировочно допустимые концентрации (ОДК),
фоновые концентрации элементов и их соединений в почве. Они отражают
интересы человека и его здоровья, то есть существующее состояние
окружающей среды не должно оказывать пагубного воздействия на здоровье
человека.
Для определения уровня загрязнения почв было проведено сравнение
содержания подвижных форм тяжелых металлов в почвах с ПДК согласно ГН
«Предельно-допустимые
2.1.7.2041-06
веществ
в
почве»
и
ГН
концентрации
2.1.7.2511-09
(ПДК)
химических
«Ориентировочно
допустимые
концентрации (ОДК) химических веществ в почве» [62, 63]. Данные нормативы
действуют на всей территории РФ и для всех видов землепользования. Однако с
их помощью нельзя корректно оценить существующий уровень загрязнения,
поскольку нормы установлены лишь для некоторых тяжелых металлов (таблица
4.1). На самом деле элементный состав почвы представлен значительным
набором загрязнителей, что связано с развитием и ростом промышленности.
Таблица 4.1 - Предельно-допустимые концентрации тяжелых металлов в почвах
Элемента
Ванадий
Величина ПДК (мг/кг) с учетом фона
Валовое содержание Подвижная форма
150
Лимитирующий
показатель вредности
Общесанитарный
Марганец
1500
Мышьяк
2
Транслокационный
Ртуть
2,1
Транслокационный
Свинец
32
700
6
52
Общесанитарный
Общесанитарный
Продолжение таблицы 4.1
Сурьма
Водно-миграционный
4,5
Хром трехвалентный
6
Общесанитарный
Кобальт
5
Общесанитарный
Медь
3
Общесанитарный
Никель
4
Общесанитарный
Цинк
23
Общесанитарный
Для наиболее опасных элементов (например, As, Hg) ПДК для
подвижных форм не установлены. В работе нидерландских экологов [64]
нормирование подвижных форм тяжелых металлов в почве проводится по
предельно допустимому превышению (ПДП).
Значение ПДП рассчитывается из условия:
ПДП=МДБК/10,
где МДБК – максимально допустимая биологическая концентрация, не
оказывающая значимого негативного влияния на организм человека.
Данный показатель установлен для большого набора тяжелых металлов
(17 элементов). Сравнивая значения ПДП с ПДК для некоторых элементов (Cr,
Ni, Zn, Cu), значения ПДК для которых установлены в РФ, видно, что значения
ПДК и ПДП одного порядка. Это дает возможность использовать значения
ПДП для оценки уровня загрязнения почв теми элементами, для которых ПДК в
РФ отсутствуют.
Таким образом, для сравнения полученных концентраций тяжелых
металлов, ПДК для которых в РФ не установлены, было принято решение
использовать значения ПДП: As – 4,5 мг/кг; Sn – 34 мг/кг; Hg – 1,9 мг/кг; Sb –
0,53 мг/кг; Сd – 0,76мг/кг.
Для
каждого
лимитирующий
элемента
показатель
в
гигиенических
вредности
(ЛПВ)
[62].
нормативах
Он
указан
характеризует
наибольшую безвредную концентрацию в почве. Иными словами, он
определяет наиболее вероятный характер неблагоприятного влияния в случае
превышения ПДК. Например, ЛВП транслокационный указывает на то, что в
53
случае превышения ПДК элементы вероятнее будут переходить из почвы в
растения. ЛВП водное миграционное характеризует переход элемента в воду.
ЛВП общесанитарное указывает на то, что элемент влияет на самоочищающую
способность почв и почвенный микробиоценоз.
Для оценки экологического состояния почвы в основе второго подхода
лежит благополучие экосистем, их звеньев и компонентов. При экологическом
зонировании территории оценку уровня химического загрязнения почв
проводят по двум критериям: коэффициенту концентрации химического
вещества ( с ) и суммарному показателю загрязнения ( с ) [61].
Коэффициент концентрации химического вещества
отношение фактической концентрации элемента
фоновому содержанию данного элемента
с
ф
с
определяется как
в рассматриваемой пробе к
:
ф
Фоновое содержание – содержание химических веществ в почвах
территорий,
не
подвергающихся
техногенному
воздействию
или
испытывающих его в минимальной степени.
В зависимости от величины
химических элементов:
слабое накопление,
с
с
с
выделают три степени накопления
– накопление отсутствует,
- сильное накопление,
с
с
–
– очень сильное
накопление элементов [61].
Суммарный показатель загрязнения почвы
рассчитывается по
формуле:
где
– коэффициент концентрации i-гo компонента загрязнения;
n — число учитываемых загрязняющих веществ.
Согласно МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы
населенных мест» выделяют 4 степени химического загрязнения почв в
54
зависимости от значений суммарного показателя загрязнения
умеренно опасная
чрезвычайно опасная
более
, опасная
: допустимая
,
[65].
Математико-статистическая обработка полученных данных проводилась
при помощи программы Microsoft Excel и включала в себя вычисление
статистических параметров (среднее арифметическое, стандартное отклонение,
доверительный интервал, коэффициент корреляции).
55
5 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОЧВ КИРОВСКОГО
РАЙОНА Г. НОВОСИБИРСКА
Новосибирская область представляет собой территорию со сложным
почвенным покровом. Наблюдается большое разнообразие почв и её
мозаичность. В Новосибирской области встречаются 13 типов почв: черноземы,
серые лесные, дерново-подзолистые, осолоделые, солоди, лугово-черноземные
и черноземно-луговые, луговые, солончаковые и солончаки, солонцы луговостепные и луговые, солонцовые, болотные и пойменные.
На обском левобережье области сосредоточены наиболее плодородные
почвы: черноземы, темно-серые лесные, которые оптимальны для выращивания
садово-огородных культур. На обском правобережье преобладают серые
лесные почвы, менее плодородные.
Согласно данным Национального атласа почв РФ в рассматриваемой зоне
Кировского района г. Новосибирска преобладают черноземы выщелоченные,
ближе к р. Обь – дерново-слабоподзолистые песчаные (боровые пески)
(Приложение 5) [66].
Черноземы являются наиболее плодородными почвами. Для них
характерно высокое содержание гумуса, большие запасы питательных веществ,
нейтральная или близкая к ней реакция почвенного раствора, уравновешенное
или несколько избыточное увлажнение. Генетический профиль черноземов
(рисунок 5.1 а) характеризуется однородностью, постепенным уменьшением
содержания гумуса вниз по профилю, вследствие чего в данных почвах
отсутствуют морфологически четко выраженные горизонты [32].
Профиль черноземов выщелоченных и гумусовый горизонт хорошо
развиты, карбонаты относительно глубоко выщелочены (80-130 см). Профиль
черноземов выщелоченных представлен гумусовым горизонтом – А, темносерого
(или
серовато-черного)
цвета,
АВ
–
гумусовым
горизонтом,
неравномерно прокрашенным темно-серого с буроватым оттенком. Общая
мощность гумусовых горизонтов достигает 50-80 см. Далее идет горизонт В –
56
переходный бескарбонатный горизонт мощностью 20-40 см и горизонт Ск –
карбонатная материнская порода [32].
б)
а)
Рисунок 5.1 – Профиль почвенных горизонтов: а) черноземы выщелоченные;
б) дерново-подзолистые почвы
Дерново-подзолистые почвы формируются в условиях смешанных лесов
с травянистым покровом. Дерново-слабоподзолистые почвы развиваются на
более тяжелых, обычно карбонатных суглинках.
Строение почвенного профиля дерново-подзолистых почв в естественных
условиях следующее: АО – лесная подстилка, мощность 3–5 см; А1 – гумусовоэлювиальный горизонт серого или светло-серого цвета, мощность обычно не
57
превышает 15–20 см; А2 – подзолистый, или элювиальный, горизонт
белесоватого цвета, мощность его колеблется в пределах от 5 до 15 см. В –
иллювиальный горизонт бурого или красно-бурого цвета. Постепенно
переходит в материнскую породу – С (рисунок 5.1 б)
Дерново-подзолистые
песчаные
почвы
имеют
слабо
дифференцированный профиль – генетические горизонты плохо выражены,
растянуты. Элювиальный горизонт А2 отсутствует у данного типа почв.
Песчаные почвы имеют неблагоприятный водный режим, как правило, кислую
реакцию, и содержат мало гумуса (< 1%).
Учитывая типы почв на рассматриваемой территории и информацию из
раздела 1.3, делаем вывод, что по способности связывать тяжелые металлы, и,
соответственно, уменьшать миграцию элементов, черноземы преобладают над
дерново-подзолистыми почвами.
Гранулометрический
состав
почв
представлен
глинистыми
и
тяжелосуглинистыми почвами на расстоянии примерно до 2-х км от
оловокомбината, в прибрежной части – супесчаными. Отсюда следует, что в
промышленной и жилой зоне преобладают почвы тяжелого механического
состава
(глинистые,
тяжелосуглинистые),
которые
обладают
большей
удерживающей способностью тяжелых металлов, чем супесчаные почвы.
Анализируемые почвы характеризуются нейтральной, слабощелочной и
щелочной реакцией, значения водородного показателя изменяется в пределах
от 6,9 до 8,5 (таблица 5.1). Для роста растений и жизнедеятельности
микроорганизмов благоприятны нейтральная (рН 6,6-7,0) и близкие к ней
(слабокислая рН 5,6-6,5, слабощелочная рН 7,1-7,5) реакции почв. Однако, в
этих условиях отмечена сильная миграция соединений As и Zn [31]. Стоит
отметить, что почвенные условия в настоящее время могут быстро менять:
почва может подщелачивать или подкисляться. В первом случае, увеличение
рН усиливает подвижность анионообразующих металлов (Cr, Mo, V и др.). Во
втором случае, рН уменьшается и подвижность катионообразующих металлов
увеличивается (Zn, Cu, Pb и др.) [21].
58
Таблица 5.1 - Физико-химические свойства почв Кировского района
Удаленность
точки отбора
проб от НОК, км
0-1
1-2
2-2,5
рН
Влажность, %
Минеральная часть
почв, %
8,2–8,5
7,9-8,0
6,9–7,9
12-26
17-21
18-28
84-90
71-80
71-75
Влажность исследуемых образцов варьируется в пределах от 12 до 28%
(таблица 5.1). Причем наибольшая влажность наблюдается в почвах дерновоподзолистых. Для данных почв характерен промывной водный режим, при
котором накопление тяжелых металлов меньше, чем в черноземах, но в них
усиливается миграция тяжелых металлов, и они могут быть вынесены за
пределы почвенного профиля в грунтовые воды. Для выщелоченных
черноземов характерен непромывной тип. При данных условиях тяжелые
металлы будут накапливаться больше, чем в почвах с промывным режимом.
Процентное содержание минеральной части исследуемых почв находится
в диапазоне 71-90 % (таблица 5.1). Следовательно, процентное содержание
органического вещества варьируется в пределах 10-29 %. Это достаточно
высокий показатель, поэтому миграция подвижных форм элементов в
анализируемых почвах намного меньше, чем в почвах, с низким содержанием
органики.
Исходя из совокупности всех вышеперечисленных почвенных факторов в
исследуемом районе г. Новосибирска, можно сделать вывод, что почвенные
условия создают предпосылки для накопления в почве валового содержания
тяжелых металлов, и, следовательно, при изменении почвенных условий
содержание потенциально подвижных форм элементов может увеличиться.
59
6 АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ ПОДВИЖНЫХ ФОРМ ТЯЖЕЛЫХ
МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА
Г.НОВОСИБИРСК
Одним из условий проведения корректной экологической оценки степени
загрязнения является определение фонового содержания элементов в почвах
различных природных зон вне влияния техногенных факторов [61].
Для исследования была выбрана территория Караканского бора г.
Новосибирска,
которая
расположена
на
значительном
удалении
от
промышленных источников загрязнения. В этом месте природа практически
нетронута человеком, бор произрастает на песчаном грунте.
Результаты определения фоновых концентраций подвижных форм
тяжелых металлов в почве Караканского бора г. Новосибирска представлены в
таблице 6.1.
Таблица 6.1 - Региональные фоновые концентрации подвижных форм тяжелых
металлов в почвах Караканского бора
Элемент,
ПДК(ПДП),
мг/кг
As (4,5)
Cd (0,76)
Hg (1,9)
Pb (6)
Zn (23)
Со (5)
Ni (4)
Cu (3)
Sb (0,53)
Cr (6)
Mn (700)
Sn (34)
Проба
№1
0,55
0,20
<0,03
2,33
4,78
1,89
3,24
1,05
0,036
3,30
260
<0,01
Содержание подвижных форм тяжелых металлов, мг/кг
Проба
Проба
Проба
Проба
Проба
Среднее
№2
№3
№4
№5
№6
значение
0,89
1,68
0,80
1,24
0,71
0,98
0,37
0,22
0,21
0,43
0,30
0,29
<0,03
<0,03
<0,03
<0,03
<0,03
<0,03
2,67
3,5
3,30
4,90
2,19
3,15
9,88
7,70
12,7
9,90
7,05
8,67
2,11
4,89
2,81
2,65
1,61
2,66
5,24
4,53
7,70
5,80
4,66
5,20
1,48
1,07
5,45
2,05
1,21
2,05
0,046
0,026
0,046
0,025
0,029
0,03
3,93
4,40
6,73
5,17
4,94
4,75
400
600
460
290
80
338,33
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
<0,01
Региональные фоновые концентрации многих элементов не превышают
или находятся на уровне установленных ПДК (ПДП). Олово не было
обнаружено в почвенных образцах. В некоторых точках концентрация меди,
никеля и хрома незначительно превышают действующие нормативы: для Cu –
60
1,8ПДК, для Ni – 1,13-1,93ПДК, для Cr – 1,12ПДК. Стоит отметить, что
максимальное превышение этих трех элементов наблюдается в пробе №5.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что региональной
геохимической спецификой территории Караканского бора является немного
повышенное содержание никеля, меди и хрома, приближающееся, а в
некоторых случаях превышающее установленные нормы.
Результаты количественно химического анализа почв Кировского района
представлены в таблице 6.2. Соотнесение полученных значений содержания
подвижных форм тяжелых металлов с допустимыми концентрациями показало
превышение ПДК (ПДП) для следующих элементов: Cu, Ni, Cr, Pb, Zn, As, Mn,
Co, Cd, Sn, Sb, что свидетельствует о полиэлементном загрязнении почв.
Содержание подвижных форм приоритетных загрязнителей максимально
в почвенном покрове на расстоянии до 1 км от оловокомбината. Стоит
заметить, что содержание Ni и Cr максимально на расстоянии 2,2 и 2,3 км
соответственно. Концентрации таких элементов как Sn и Sb превышают нормы
лишь в одной точке, Cd – в трех. Ртутью почвы Кировского района не
загрязнены (содержание меньше ПДП). Наименьшие концентрации металлов
отмечены в рекреационной зоне, что объясняется отсутствием предприятий и
меньшим техногенным воздействием на окружающую среду, но превышение
установленных
ПДК
(ПДП)
для
некоторых
элементов
все
равно
прослеживается.
Для установления зависимости концентраций элементов от удаленности
точки отбора проб относительно оловокомбината были построены графики (для
элементов с превышением ПДК) (рис.6.1-6.11), рассчитаны коэффициенты
корреляции. Получены следующие значения: Cu – 0,92; Sn – 0,86; As – 0,8; Pb –
0,79; Cd – 0,77; Sb – 0,59; Zn – 0,52; Mn – 0,43; Ni – 0,26; Cr – 0,19; Hg – 0,16; Co
– 0,13. Значения коэффициентов корреляции больше 0,5 свидетельствуют о
наличие связи между случайными величинами (0,5-0,7 заметная; 0,7-0,9
высокая; 0,9-0,99 весьма высокая).
61
Таким образом, подтверждается тот факт, что загрязнение почвы
приоритетными тяжелыми металлами (Cu, Sn, As, Pb, Cd, Sb, Zn), концентрация
которых уменьшается по мере удаления от предприятия, обусловлено
деятельностью Новосибирского оловянного комбината, осуществляющего
максимальное количество выбросов в данном районе города.
Загрязнение почв элементами, для которых коэффициент корреляции
меньше
0,5,
вероятно
обусловлено
воздействием
других
источников
техногенного воздействия. Ответ на данный вопрос требует детального
изучения технологических процессов других разнопровильных предприятий,
расположенных в данном промышленном районе.
Медь. Медь относится к поллютантам 2 класса опасности. Региональный
фоновый уровень Cu установлен на уровне 2,05 мг/кг, что меньше нормы (ПДК
= 3 мг/кг). Содержание подвижных форм меди в исследуемых почвах
представлено на рисунке 6.1. Наиболее загрязненный участок находился на
расстоянии 0,6 км. Выявлена тенденция к снижению данного элемента по мере
удаления от оловянного комбината.
Концентрация Cu, мг/кг
120
ПДК = 3 мг/кг
100
83.7
80
75.2
59.3
60
52.8
42.8
40
32.3 25
34.8
27.3
20
15.5
0
0,5
0,6
0,9 1,1 1,2 1,4
2
2,2 2,3 2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.1 - Зависимость содержания Cu от расстояния до оловокомбината
62
Таблица 6.2 - Концентрации подвижных форм тяжелых металлов в абсолютно-сухих пробах (мг/кг)
Элемент,
ПДК/ПДП,
Содержание подвижных форм тяжелых металлов в пробах почвы, мг/кг
№1
№2
№3
№4
№5
№6
№7
№8
№9
№10
Cr (6)
44,2 25,6
36 20,9
26 15,1
40,1 23,3
38,6 22,4
41,9 24,3
33,5 19,4
35,3 20,5
45,4 26,3
25,6 14,9
Mn (700)
740 185
740 185
630 157,5
830 207,5
690 172,5
670 167,5
1000 250
830 207,5
610 152,5
1000 250
Co (5)
16 4,5
16 4,5
13 3,6
16 4,5
14 3,9
14 3,9
14 3,9
17 4,8
16 4,5
15 4,2
Ni (4)
48,3 16,4
37,6 12,8
41,9 14,3
39,2 13,3
40,6 13,8
41,4 14,1
35,4 12,1
56,3 19,1
32,9 11,2
29,9 10,2
Cu (3)
75,2 22,6
83,7 25,1
59,3 17,8
52,8 15,8
42,8 12,8
32,3 9,7
25 7,5
34,8 10,4
27,3 8,2
15,5 4,7
Zn (23)
95,7 24,9
362 94,1
147,8 38,4
112 29,1
57,4 14,9
38,2 9,9
41,8 10,9
108,3 28,2
112,8 29,3
24,4 6,3
As (4,5)
153,6 58,4
68,3 25,9
130,4 49,6
75,5 28,7
17,2 6,5
24,4 9,2
41,1 15,6
12,2 4,6
4,1 1,6
5,8 2,2
Cd (0,76)
1,4 0,64
1,8 0,83
0,23 0,11
1,0 0,5
0,43 0,2
0,23 0,11
0,39 0,18
0,22 0,1
0,11 0,05
0,1 0,05
Sn (34)
41 14,8
29 10,4
28 10,1
22 7,9
3,2 1,15
6,2 2,2
9,2 3,3
3 1,08
0,5 0,18
2,1 0,76
Sb (0,53)
0,43 0,11
1,7 0,43
0,51 0,13
0,43 0,11
0,14 0,04
0,16 0,04
0,39 0,1
0,11 0,03
0,17 0,04
0,11 0,03
Hg (1,9)
0,28 0,13
0,27 0,12
1,3 0,6
0,44 0,2
0,13 0,06
0,17 0,08
0,18 0,08
0,2 0,09
0,04 0,02
0,8 0,37
Pb (6)
108,6 30,4
192,1 53,8
77,5 21,7
59,8 16,7
48,2 13,5
38,8 10,9
36,7 12,3
29,2 8,2
23,4 6,6
17,4 4,9
мг/кг
63
Цинк. Для цинка установлен 2 класс опасности. Региональный фоновый
уровень подвижной форы Zn установлен на уровне 8,67 мг/кг, что меньше
нормы (ПДК = 23 мг/кг). Содержание подвижных форм Zn в изучаемых почвах
представлено
на
рисунке
6.2.
Максимальная
концентрация
элемента
наблюдается на расстоянии 0,6 км. Для цинка нет такой явной закономерности
уменьшения содержания с увеличением расстояния. На расстоянии 2,2 и 2,3 км
наблюдается повышение концентрации данного элемента.
Концентрация Zn, мг/кг
500
ПДК = 23 мг/кг
400
362
300
200
147.8
100
112
95.7
108.3
57.4
38.2
0
0,5
0,6
0,9
112.8
41.8
24.4
1,1
1,2
1,4
2
2,2
2,3
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.2 - Зависимость содержания Zn от расстояния до оловокомбината
Мышьяк. Мышьяк является высоко опасным веществом (1 класс
опасности). Региональный фоновый уровень подвижной формы As установлен
на уровне 0,98 мг/кг, что меньше нормы (ПДП = 23 мг/кг). Постоянного
снижения концентрации элемента по мере удаления от комбината не
наблюдается (рисунок 6.3). Это может быть связано с возможным присутствием
Концентрация As, мг/кг
других источников загрязнения данным элементом.
200
ПДП = 4,5 мг/кг
153.6
150
130.4
100
75.5
68.3
50
17.2
24.4
41.1
12.2 4.1 5.8
0
0,5
0,6
0,9 1,1 1,2 1,4
2
2,2 2,3 2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.3 - Зависимость содержания As от расстояния до оловокомбината
64
Хром. Хром относится к химическим веществам 2 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Cr составляет 4,75 мг/кг, что
не превышает ПДК (6 мг/кг). Содержание подвижных форм Cr в почве
Кировского района представлено на рисунке 6.4. Концентрация хрома
практически не изменяется с расстоянием. Можно сделать вывод, что для почв
Кировского района характерен высокий уровень содержания хрома.
Концентрация Cr, мг/кг
80
ПДК = 6 мг/кг
70
60
50
44.2
40
36.0
30
35.3
38.6
33.5
26.0
20
45.4
41.9
40.1
25.6
10
0
0,5
0,6
0,9 1,1 1,2 1,4
2
2,2 2,3 2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.4 Зависимость содержания Cr от расстоянии до оловокомбината
Никель. Никель относится к загрязнителям 2 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Cr установлен на уровне 5,2
мг/кг, что превышает ПДК (4 мг/кг). Содержание подвижных форм Ni в почве
Кировского района представлено на рисунке 6.5. Максимальная концентрация
элемента наблюдается на расстоянии 2,3 км, однако, сильной разницы в
содержании не наблюдается. Таким образом, аналогично хлору, почвы
Концентрация Ni, мг/кг
Кировского района характеризуются высоким уровнем никеля.
80
70
60
50
40
30
20
10
0
ПДК = 4 мг/кг
56.3
48.3
37.6
0,5
40.6
41.9
0,6
39.2
41.4
35.4
32.9 29.9
0,9 1,1 1,2 1,4
2
2,2 2,3 2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.5 - Зависимость содержания Ni от расстояния до оловокомбината
65
Свинец. Свинец относится к загрязнителям 1 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Pb установлен на уровне 3,15
мг/кг, что не превышает ПДК (6 мг/кг). Содержание подвижных форм Pb в
почве Кировского района представлено на рисунке 6.6. Максимальная
концентрация элемента наблюдается на расстоянии 2,3 км. Отмечена
закономерность снижения содержания данного элемента с увеличением
Концентрация Pb, мг/кг
расстояния от оловокомбината.
250
ПДК = 6 мг/кг
200
192.1
150
108.6
100
77.5 59.8
48.2 38.8
36.7 29.2 23.4
17.4
50
0
0,5
0,6
0,9 1,1 1,2 1,4
2
2,2 2,3 2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.6 - Зависимость содержания Pb от расстояния до оловокомбината
Олово. Олово в контрольных образцах из Караканского бора не
обнаружено. Содержание подвижных форм Sn в почве Кировского района
представлено на рисунке 6.7. Наблюдается превышение установленного
норматива (ПДП = 34 мг/кг) лишь в одной точке на расстоянии 0,5 км. Отсюда
делаем
вывод,
что
главным
источником
загрязнения
Sn
является
Концентрация Sn, мг/кг
хвостохранилище.
60
ПДП = 34 мг/кг
50
41
40
29
30
28
22
20
10
3,2
0
0,5
0,6
0,9
6,2
9,2
3
0,5
2,1
1,1
1,2
1,4
2
2,2
2,3
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.7 - Зависимость содержания Sn от расстояния до оловокомбината
66
Кобальт. Кобальт относится к загрязнителям 2 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Со установлен на уровне
2,66 мг/кг, что не превышает ПДК (5 мг/кг). Содержание подвижных форм Со в
почве Кировского района представлено на рисунке 6.8. Наблюдается
Концентрация Co, мг/кг
повсеместное загрязнение почвы Кировского района данным элементом.
ПДК = 5 мг/кг
30
25
20
16
16
17
16
14
15
13
16
14
14
15
10
5
0
0,5
0,6
0,9
1,1
1,2
1,4
2
2,2
2,3
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.8 - Зависимость содержания Co от расстояния до оловокомбината
Марганец. Марганец относится к поллютантам 3 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Mn составляет 338,33 мг/кг,
что не превышает ПДК (700 мг/кг). Содержание подвижных форм Mn в почве
Кировского района представлено на рисунке 6.9. Максимальная концентрация
марганца наблюдается на расстоянии 2 и 2,4 км. Концентрация данного
элемента постоянно меняется, то снижается, то возрастает. Это может быть
связано с возможным присутствием других источников загрязнения.
ПДК = 700 мг/кг
Концентрация Mn, мг/кг
1300
1200
1100
1000
800
1000
1000
900
830
740
830
740
700
690
630
600
670
610
500
400
0,5
0,6
0,9
1,1
1,2
1,4
2
2,2
2,3
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.9 - Зависимость содержания Mn от расстояния до оловокомбината
67
Кадмий. Кадмий относится к загрязнителям 1 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Cd составляет 0,29 мг/кг, что
не превышает ПДП (0,76 мг/кг). Содержание подвижных форм Cd в почве
Кировского района представлено на рисунке 6.10. Превышение ПДП
установлено на расстоянии 0,5, 0,6 и 1,1 км.
Концентрация Cd, мг/кг
3
ПДП = 0,76 мг/кг
2,5
2
1,8
1,5
1,4
1
1
0,43
0,5
0,39
0,23
0,23
0,22 0,11
0
0,5
0,6
0,9
0,1
1,1
1,2
1,4
2
2,2
2,3
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.10 - Зависимость содержания Cd от расстояния до оловокомбината
Сурьма. Сурьма относится к загрязнителям 2 класса опасности.
Региональный фоновый уровень подвижной форы Sb установлен на уровне 0,03
мг/кг, что не превышает ПДП (0,53 мг/кг). Содержание подвижных форм Sb в
почве Кировского района представлено на рисунке 6.11. Превышение ПДП
Концентрация Sb, мг/кг
установлено лишь в одной точке на расстоянии 0,6
3
2,75
2,5
2,25
2
1,75
1,5
1,25
1
0,75
0,5
0,25
0
ПДП = 0,53 мг/кг
1,7
0,51
0,43
0,43
0,5
0,39
0,14
0,6
0,9
1,1
1,2
0,11
0,16
1,4
2
2,2
0,17
2,3
0,11
2,4
Удаленность точки отбора от предприятия, км
Рисунок 6.11 - Зависимость содержания Sb от расстояния до оловокомбината
68
Для
оценки
экологического
состояния
почвы
были
расситаны
коэффициенты концентрации химического вещества ( с ) и суммарный
показатель загрязнения ( с ) [61].
Коэффициент концентрации химического вещества
отношение фактической концентрации элемента
фоновому содержанию данного элемента
с
Для
нормативы
элементов,
более
чем
содержание
в
одной
ф
с
определяется как
в рассматриваемой пробе к
:
ф
которых
точке,
превышает
коэффициенты
установленные
концентрации
представлены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 - Значения коэффициентов концентрации подвижных форм
тяжелых металлов в почве
Тяжелый металл
Коэффициент концентрации,
As
52,9
Cu
21,2
Pb
19,04
Zn
11,8
Cr
8,1
Ni
7,6
Cо
5,7
Mn
2,3
Cd
2,04
Согласно значениям коэффициентов концентрации (
с
), в почвах
исследуемой территории Кировского района повсеместно накапливаются 9
элементов. Ряд накопления подвижных форм тяжелых металлов в почве
выглядит следующим образом:
Cd < Mn < Co < Ni < Cr < Zn < Pb < Cu < As.
Суммарный показатель загрязнения почвы
формуле:
69
рассчитывается по
где
– коэффициент концентрации i-гo компонента загрязнения;
n — число учитываемых загрязняющих веществ.
Суммарный показатель загрязнения
для рассматриваемой территории
равен 122, что соответствует опасной категории загрязнения почв
. Данный уровень загрязнения характеризуется возможным увеличением
общей заболеваемости населения, проживающего вблизи предприятия, а также
числа людей с хроническими заболеваниями [65].
Таким образом, в почвенном покрове промышленной зоны Кировского
района отмечено повышенное содержание подвижных форм Cu, Ni, Cr, Pb, Zn,
As, Mn, Co, Cd, Sn, Sb. К числу загрязнителей для всей рассматриваемой
территории следует отнести Cu, Ni, Cr, Pb, Zn, As, Co, Mn. Локальными
загрязнителями почвы вблизи оловокомбината можно считать Sn, Cd, Sb.
70
7 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ ДЛЯ РЕМЕДИАЦИИ
ЗАГРЯЗНЕННЫХ ПОЧВ ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ
Выявленное загрязнение почв подвижными формами тяжелых металлов в
Кировской
промышленной
зоне
г.
Новосибирска
свидетельствует
о
желательной ремедиации (очистки) загрязненных почв. Проведение данных
мероприятий особенно важно для дачных участков и рекреационной зоны.
Под ремедиацией почвы понимается процесс восстановления и очитки
почв, загрязненных и истощенных техногенными загрязнителями, такими как
нефтепродукты, пестициды, тяжелые металлы и др [67].
Главной задачей ремедиации является исключение загрязнителей из
цепей питания и исключение миграции тяжелых металлов в сопредельные
среды.
К настоящему времени предложено большое количество способов
очистки почв от загрязнений тяжелыми металлами, которые условно можно
разделить на два вида [67].
Первый из них основан на удалении загрязнителей из почв путем
снижение концентрации элементов до безопасного уровня. Сюда следует
отнести следующие методы:
- удаление верхнего загрязненного слоя почвы на свалку или в
специально отведенные места. Недостатком этого метода является тот факт, что
не всегда есть возможность найти достаточное количество свободной и не
загрязненной почвы для замены.
Мрииртрпа56563им2
- вымывание тяжелых металлов за пределы почвенного профиля водой.
Данный метод малоэффективен в связи со слабой растворимостью соединений
металлов в почвах и значительной прочностью их связи в почвенном
комплексе.
- восстановление почвы методом фиторемедиации (высадка растений,
которые накапливают и удерживают в себе подвижные формы тяжелых
металлов), как правило, незначительно по сравнению с их валовым
71
содержанием. Такие растения-аккумуляторы нельзя употреблять в пищу или на
корм. Они подойдут для переработки на биотопливо.
Второй способ предполагает проведение мероприятий, направленных на
снижение подвижности и биологической активности элементов.
Например, метод известкования направлен на снижение кислотности
почв и увеличение доступности питательных элементов. Известкование
способствует уменьшению содержания подвижных форм положительно
заряженных тяжелых металлов, для отрицательно заряженных элементов
подвижность увеличивается.
Помимо известкования для регулирования подвижности соединений
тяжелых металлов в почве используют гипсование, внесение органических и
минеральных удобрений, землевание (внесение глины или песка). Однако все
эти способы не подходят для ремедиации почв дачных участков. Поскольку для
выращивания сельскохозяйственных культур почва должна быть плодородной,
реакция среды близкая к нейтральной, количество минеральных и органических
удобрений в норме (переизбыток тех и других может навредить растениям).
Таким образом, основным способом очистки является уменьшение
токсичности тяжелых металлов в почвах за счет их связывания в
труднорастворимые соединения (карбонатов, фосфатов, гидроксидов и др.), то
есть
преимущество
отдается
сорбционным
технологиям
[67].
Однако
вышеуказанные недостатки существующих методов очистки почв от тяжелых
металлов определяют необходимость поиска новых методов ремедиации почв.
Наиболее важными требованиями к современным сорбентам являются
экологическая безопасность, высокие показатели по ёмкости, высокая степень
связывания токсикантов, возможность и простота регенерации.
Всем перечисленным требования соответствует уникальный класс
природных веществ – гуминовые кислоты [68]. В настоящее время важным
прикладным направлением в науке является разработка препаратов на основе
гуминовых
веществ,
обладающих
72
биологической
активностью
и
детоксицирующим действием по отношению к различным загрязнителям, в том
числе к тяжёлым металлам.
Гуминовые
вещества
–
класс
природных
полифункциональных
высокомолекулярных органических соединений, не имеющих постоянного
химического состава и образующихся из остатков отмерших растений в
результате многолетнего воздействия живых организмов в совокупности с
окружающими факторами [69].
Гуминовые кислоты содержатся в таких породах как бурый уголь, торф,
сапропель. Наиболее богатым источником гуминовых веществ является бурый
уголь. Таким образом, отходы добычи бурого угля остается основным
источником гуминовых веществ, что решает многие экологические проблемы,
связанные с утилизацией отходов угольной промышленности [70].
Гуминовые кислоты имеют разветвленную молекулярную структуру
(рисунок 7.1), включающую большое количество функциональных групп и
активных
центров,
в
них
содержатся:
азот,
фосфор,
калий,
такие
микроэлементы, как молибден, медь, железо, цинк и т.д. Все это обуславливает
физические, химические и биологические свойства гуминовых кислот и их
влияние на растения и почву. Благодаря сложной ветвистой структуре
гуминовые кислоты задерживают в почве питательные вещества, тем самым
увеличивая ее плодородность [69].
Гуминовые кислоты играют важную роль в процессах трансформации и
транспорта
ионов
тяжелых
металлов
в
почвах.
Благодаря
высокому
содержанию комплексообразующих групп (карбоксильных и фенольных)
гуминовые кислоты связываются с тяжелыми металлами в устойчивые
труднорастворимые комплексы [71].
73
Рисунок 7.1 – Структурная формула гуминовых кислот
В ИХТТМ СО РАН была разработана технология получения нового
гуминсодержащего порошкообразного продукта на основе бурого угля для
восстановления почв и стимуляции роста растений [70].
Технология основана
на механохимической переработке отходов угольной промышленности, а
именно бурого угля, в готовый продукт, характеризующийся высоким
содержанием гуминовых кислот (рисунок 7.2).
Рисунок 7.2 - Принципиальная схема механохимической переработки отходов
угольной промышленности
Технология производства включает в себя измельчение бурого угля и
смешение с модифицирующими реагентами (воздушно-сухие карбонат натрия,
перкарбонат натрия, гидроксид натрия).
74
Механическую обработку воздушно-сухой смеси проводят в мельницахактиваторах, созданных в ИХТТМ СО РАН.
Полученный
продукт
является
высокоэффективным,
нетоксичным,
прошел успешное тестирование и показал свою эффективность для ремедиации
загрязненных городских почв (рисунок 7.3). По результатам проведенных
экспериментов средняя высота травы на опытных участках при обработке
гуминовым веществом увеличилась на 50 %, биомасса растений на 25 %.
7.3 - Поэтапная ремедиация загрязненных почв в г. Новосибирск
Преимуществами данной технологии являются низкие затраты на
производство гуминового продукта, поскольку основным сырьем служат
отходы угольной промышленности, и экологически чистая технология, так как
не образуется отходов от производства.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что созданный
гуминсодержащий порошкообразный продукт на основе бурого угля может
быть использован для восстановления поврежденных почв и для очищения
водоемов от загрязнений ионами тяжелых металлов.
75
8 ОХРАНА ТРУДА. ОЦЕНКА ПРОФЕССИОНАЛЬНЫХ РИСКОВ ДЛЯ
СОТРУДНИКОВ ИХТТМХ СО РАН
Охрана труда играет важную роль в трудовой жизни человека.
Положительный эффект её функционирования на предприятии выражается в
снижении травматизма, профессиональных заболеваний и чрезвычайных
происшествий в процессе трудовой деятельности.
Статьей 212 Трудового кодекса РФ закреплены следующие обязанности
работодателя – обеспечение безопасности работника на рабочем месте,
обучение безопасным методам и приемам выполнения работ, информирование
работников об условиях и охране труда на рабочих местах, о риске
повреждения здоровья, предоставляемых им гарантиях, полагающихся им
компенсациях и средствах индивидуальной защиты [72].
Для осуществления этих обязанностей надзорные органы выделяют два
базовых
процесса:
Специальная
оценка
условий
труда
и
Оценка
профессиональных рисков.
Специальная оценка условий труда (СОУТ) - это неотъемлемая часть
и
системы управления охраны труда (СУОТ). Она проводится для проверки
производств на соотношение стандартам безопасности труда.
Специальная
оценка
условий
труда
–
это
единый
комплекс
последовательно осуществляемых мероприятий по идентификации вредных
и/или опасных факторов производственной среды и трудового процесса и
оценке уровня их воздействия на работника с учетом отклонения их
фактических значений от установленных гигиенических нормативов условий
труда и применения средств индивидуальной и коллективной защиты
работников [73].
Оценка профессиональных рисков (ОПР) в свою очередь является
неотъемлемой частью процедуры управления профессиональными рисками,
входящими в СУОТ. Без ОПР СУОТ не может считаться функционирующей,
полноценной и завершенной [74].
76
Управление
профессиональными
рисками
–
это
комплекс
взаимосвязанных мероприятий, являющихся элементами системы управления
охраной труда и включающих в себя меры по выявлению, оценке и снижению
уровней профессиональных рисков [72].
Профессиональный риск - вероятность причинения вреда здоровью в
результате воздействия вредных и (или) опасных производственных факторов
при исполнении работником обязанностей по трудовому договору или в иных
случаях,
установленных
настоящим
Кодексом,
другими
федеральными
законами [72].
Согласно результатам проведенной СОУТ в ИХТТМ СО РАН класс
условий труда для научных сотрудников является допустимым (2 класс условий
труда). При проведении СОУТ оценивались следующие производственные
факторы: химический фактор, шум, тяжесть и напряженность трудового
процесса.
Однако на рабочем месте научных сотрудников присутствует большое
количество опасностей, которые при проведении специальной оценки не были
учтены. Для это проводится оценка профессиональных рисков.
Главным отличием СОУТ от ОПР является то, что спец.оценка проверяет
конкретное рабочее место, а оценка рисков – всю деятельности работника с
точки зрения опасности, которой он себя подвергает. Еще одно отличие
заключается в том, что СОУТ предполагает инструментальные замеры
производственных факторов. При ОПР замеров не производится. Риски
определяются эмпирически, путем сравнения с классификатором опасностей,
приведенном в п.35 Приказа Минтруда от 19.08.2016 №438н [74].
Порядок проведения ОПР установлен Приказом Минтруда №438н и
включает в себя:
а) выявление опасностей (идентификация);
б) оценку уровней профессиональных рисков;
в) снижение уровней профессиональных рисков
77
Цель
идентификации
технологического
–
процесса,
выявить
опасных
все
опасности,
веществ,
исходящие
выполняемых
от
работ,
оборудования и инструмента, участвующего в технологическом процессе.
Поскольку все химические исследования проводились в лаборатории
интеркаляционных и механохимических реакций ИХТТМ СО РАН, то оценка
профессиональных рисков будет проведена именно для этой лаборатории.
Для выявления опасностей нами были изучены инструкции по охране
труда, действующие в ИХТТМ СО РАН, проведен опрос сотрудников,
наблюдение за
лабораторными опытами и, соответственно, проведение
собственных лабораторных исследований в ИХТТМ СО РАН. По результатам
идентификации составлен перечень опасностей, присутствующих на рабочем
месте
научных
сотрудников
лаборатории
интеркаляционных
и
механохимических реакций ИХТТМ СО РАН.
Для оценки уровней профессиональных рисков был использован метод
«Матрица последствий и вероятностей» по ГОСТ 58771-2019 [75]. Матрица,
приведенная в Приложении 6, адаптирована для оценки уровня эскалации
риска травмирования работника на основании вероятности наступления
опасного события и возможных последствий реализации риска.
Процесс определения уровня риска состоит из нескольких этапов [74]:
а) оценка тяжести последствий опасного события;
б) оценка вероятности последствий опасного события;
в) определение уровня риска.
Тяжесть
возможных
последствий
выявленных
опасных
событий
оценивается на предмет принадлежности к одной из 5-ти категорий тяжести
риска:
1.
Пренебрежимо малый – Мелкие ссадины, раздражения и тд. Не
требует медицинского вмешательства. Не относится к учетным. Нет потери
трудоспособности.
78
2.
Низкий – Малые деформации мягких тканей, порез, ссадины,
царапины, ожог 1-й степени. Требует медицинского вмешательства. Может
относится к учетным, но без потери трудоспособности.
3.
Средний – Перелом кости, серьезные деформации/разрыв мягких
тканей, ожог 2-й степени, тяжелая болезнь, средние деформации мягких тканей,
глубокий порез или обширные ссадины. Требует медицинского вмешательства.
Потеря трудоспособности.
4.
Высокий – Утрата конечности, утрата органа, ожог 3-ей степени,
хроническое заболевание. Требует интенсивного медицинского вмешательства.
Стойкая потеря трудоспособности.
5.
Экстремальный – Смерть.
Вероятность проявления последствий опасного события оценивается на
предмет ее принадлежности к одной из 5-ти категорий вероятности риска:
1. Пренебрежимо малая – Почти невозможно – может случится только в
экстремальных обстоятельствах.
2. Низкая – Скорее всего не произойдет – маловероятно, что событие
произойдет.
3. Средняя – Можно предположить – возможность события оценивается
как 50/50.
4. Высокая – Возможно – событие может произойти, и это не будет
неожиданностью.
5. Экстремальная – Обязательно произойдет – несомненно, что в
обозримом будущем данное событие наступит.
Уровень риска определяется как произведение тяжести и вероятности
последствий конкретного опасного события в соответствии с Приложением 7.
В зависимости от величины и значимости риски, определяемые на основе
матрицы, подразделены на три степени:
– Приемлемый (величина риска находится в пределах Н1÷ Н4);
– Допустимый (величина риска находится в пределах С5 ÷ С12);
– Неприемлемый (величина риска находится В15 ÷ В25).
79
Все идентифицированные риски после их оценки подлежат управлению с
учетом приоритетов уже применяемых мер и разработки соответствующих
мероприятий по их снижению. В качестве мер управления используют:
а) исключение опасной работы (процедуры);
1253тсопр212ми1о3т4пр2т12ми1т21с32т3213ри
б) замену опасной работы (процедуры); тиитвпр21123
в)
технические
методы
ограничения
воздействия
опасностей
на
работников; тьотиьб123563ти
г)
организационные
методы
ограничения
времени
воздействия
опасностей на работников; оьпрлованр52354амфплимфкдл
д) средства коллективной и индивидуальной защиты;
мачтрпчрот4впр45о45пв4р231п
е) страхование профессионального риска. Тиьаыплдьалдрьльпаьдб5
Важно
использовать
предупредительные
меры
управления
профессиональными рисками (проведение медосмотров, информирование об
опасностях и профессиональных рисках на рабочих мест, проведение
инструктажей
и
обучение
по
вопросам
системы
управления
профессиональными рисками и др.).
По результатам проведенной оценки профессиональных рисков было
выявлено 26 опасностей, которые могут возникнуть на рабочем месте научных
сотрудников лаборатории интеркаляционных и механохимических реакций
(табл. 8.1, столбец 2).
Познакомившись с процессами лабораторных исследований, изучив
нормативную документацию ИХТТМ СО РАН и выполнив самостоятельно
некоторые лабораторные опыты, я делаю вывод, что все выявленные
возможные опасности управляемы, разработаны достаточные меры снижения
и контроля рисков (таблица 8.1).
80
Таблица 8.1- Карта оценки профессиональных рисков
Научный сотрудник лаборатории
Наименование профессии (должности) работника
24376
Код ОК-016-94
Наименование структурного подразделения: Лаборатория интеркаляционных и механохимических реакций
Строка 010. Численность работающих:
Всего работников
5
Строка 020. Идентифицированные опасности и оцененные профессиональные риски:
Источник
№
Опасность
Выполняемая работа
Меры управления риском
риска
1
2
3
4
5
Опасности, связанные с
Проведение
Химические
Обеспечение работников СИЗ (халат,
воздействием химических
лабораторных анализов вещества и
перчатки резиновые, очки защитные)
факторов (опасность
реактивы
Хранение химических веществ и реактивов
поражения кожи, легких от
должно осуществляться в соответствии с
1 вдыхания паров, ожога
требованиями Регламента размещения и
роговицы глаз);
хранения химических веществ и реактивов.
Все работы, связанные с выделением паров,
газов и пыли должны проводиться в
вытяжных шкафах.
Опасность воспламенения; Проведение
Легковоспламен Не допускается стоять близко спиной к
лабораторных
яющиеся
лабораторным столам или вытяжным шкафам
исследований
вещества,
при проведении работ с
2
газовая горелка, легковоспламеняющимися веществами, а
электроплиты
также при горящих газовых горелках и
включенных электроплитах.
Опасность перемещаемых
Работа в лаборатории
Шкафы,
Запрещено временное складирование
3 изделий, заготовок,
стеллажи
предметов на шкафах и в проходах к рабочим
материалов;
местам.
81
Оценка уровня
риска
6
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: С6
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: С6
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т2
Класс риска: Н4
Опасность пореза
разбившимися
стеклянными предметами
Проведение
лабораторных
исследований
Лабораторное
оборудование
Опасность взрыва;
Проведение
лабораторных
исследований
Газовые
баллоны
(ацетилен,
сжаты воздух)
Опасность воздействия
пыли на глаза, кожу
Работа в лаборатории
Лаборатория
4
5
6
7
8
Опасность повышенной или Проведение
пониженной температуры
лабораторных
поверхностей
исследований
оборудования, материалов;
Лабораторное
оборудование
(печи,
сушильный
шкаф и т.д.)
Опасность повышенной или Работа в лаборатории
пониженной температуры
воздуха рабочей зоны;
Лаборатория
82
Устойчивое размещение предметов на
стеллажах.
Перед началом работы со стеклянной
посудой проверить ее целостность и
отсутствие трещин. Переносить стеклянные
приборы и посуду больших размеров следует
только двумя руками. Смешивание или
разбавление химических веществ,
сопровождающееся выделением теплоты,
следует производить в термостойкой или
фарфоровой посуде. Осколки разбитой
посуды следует убирать с помощью щетки и
совка, но ни в коем случае не руками.
Обеспечение СИЗ рук (защитные перчатки)
Соблюдение требований инструкции по
эксплуатации, а также требований
электробезопасности, пожарной
безопасности, правил эксплуатации сосудов,
работающих под давлением.
Регулярная влажная уборка лаборатории.
Во избежание ожога рук вынимать
загрузочные сетки / снимать с печи посуду с
помощью захвата в защитных рукавицах.
Соблюдение правил безопасности при работе
с нагревательными приборами. Установлены
знаки безопасности для горячих
поверхностей.
Помещение оборудовано системами
отопления и кондиционирования.
Приемлемый
Вероятность: В3
Тяжесть: Т2
Класс риска: Н6
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т5
Класс риска: С10
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т1
Класс риска: С2
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: С6
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т2
Класс риска: С4
Опасность повышенного
уровня шума на рабочем
месте;
Проведение
лабораторных
исследований
Вентиляционная
система
Соблюдение установленного режима труда и
отдыха. Установлены регламентированные
перерывы.
Опасность повышенного
значения напряжения в
электрической цепи,
замыкание которой может
произойти через тело
человека;
Работа с
электрооборудованием
Электрооборудо
вание и
электроприборы
Опасность поражения
электростатическим
зарядом;
Работа с
использованием ПЭВМ
и другого
электрооборудования
Персональный
компьютер,
Электрооборудо
вание
Работа с
использованием ПЭВМ
и другого
электрооборудования
Работа в лаборатории
Персональный
компьютер,
Электрооборудо
вание
Лабораторное
оборудование
13
Опасность, связанная с
воздействием
электрического поля
промышленной частоты;
Опасность повышенной
напряженности магнитного
поля;
Перед началом работы проверить наличие и
целостность заземления (зануления),
целостность кабелей и соединительных
проводов, кнопок включения, целостность
розеток, вилок.
Проведение обучения (присвоение 1-ой
группы по электробезопасности).
Работник, использующий
электрооборудование и электроинструменты,
должен знать их инструкцию по
эксплуатации и выполнять изложенные в них
правила по безопасности.
Наличие защитного заземления.
Перед началом работы протереть салфеткой
поверхность экрана, проветрить помещение,
проверить исправность токопроводящих
проводов и отсутствие оголенных участков
проводов.
Соблюдение режима труда и отдыха.
Установлены регламентированные перерывы
в работе.
14
Опасность недостаточной
Работа в лаборатории
Лаборатория
9
10
11
12
83
Запрещается использовать оборудование при
открытых защитных крышках, кожухах,
подвергать оборудование резким
механическим воздействиям (удары, тряска и
т.д.).
Использование естественного и
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: С6
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т4
Класс риска: С8
Допустимый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т1
Класс риска: Н2
Приемлемый
Вероятность: В1
Тяжесть: Т3
Класс риска: Н3
Приемлемый
Вероятность: В1
Тяжесть: Т3
Класс риска: Н3
Приемлемый
Вероятность: В2
освещенности рабочей
зоны;
15
16
17
18
19
20
искусственного освещения.
Своевременная замена перегоревших ламп.
Опасность пореза в
результате воздействия
острых кромок и
заусенцев;
Опасность пореза частей
тела, в том числе кромкой
листа бумаги,
канцелярским ножом,
ножницами;
Опасность наматывания
или затягивания волос,
частей одежды, средств
индивидуальной защиты
Работа в лаборатории
Лабораторная
посуда,
оборудование,
инструменты
Бумага,
канцелярские
принадлежности
Перед началом работы проверять
исправность инструментов, лабораторной
посуды.
Использование защитных перчаток.
Соблюдение мер безопасности
Проведение
лабораторных
исследований
Центрифуга
Опасность падения из-за
потери равновесия при
подскальзывании, при
передвижении по
скользким поверхностям
или мокрым полам
Опасность падения из-за
потери равновесия при
спотыкании
Работа в лаборатории
Пол
Работа в лаборатории
Пол
Опасность физических
перегрузок, связанных с
тяжестью трудового
процесса;
Обработка результатов
исследования
Стол офисный
Стул офисный
Запрещается работать без крышки при
вращающих пробиркодержателях, открывать
кожух во время движения ротора.
Перед началом работы лаборант должен
привести в порядок спецодежду, спецобувь и
другие СИЗ, длинные волосы должны быть
собраны в прическу без свисающих прядей.
Проводится регулярная уборка. Около
входных дверей в цех используются
противоскользящие покрытия.
Пролитые на пол химические растворы
следует нейтрализовать и вымыть пол,
использую защитные перчатки.
Ровный пол без дефектов напольного
покрытия. Достаточная освещенность. В
проходах к рабочим местам отсутствуют
свободно лежащие провода.
Высота рабочей поверхности стола
составляет 725 мм.
Стул имеет возможность регулировки высоты
и угла наклона.
Работа с документами
84
Тяжесть: Т3
Класс риска: Н4
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т1
Класс риска: Н2
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т1
Класс риска: Н2
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т2
Класс риска: Н4
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т2
Класс риска: Н4
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т2
Класс риска: Н4
Приемлемый
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: Н4
Приемлемый
Опасность нервнопсихических перегрузок,
21 связанных с
напряженностью трудового
процесса.
Опасность воздействия
открытого пламени;
Опасность воздействия
пониженной концентрации
кислорода в воздухе;
Опасность воздействия
повышенной температуры
22- окружающей среды;
26 Опасность от вдыхания
дыма, паров вредных газов
и пыли при пожаре;
Опасность воздействия
огнетушащих веществ.
Работа с
использованием ПЭВМ
и оргтехники
Персональный
компьютер
Соблюдение режима труда и отдыха.
Установлены регламентированные перерывы
в работе.
Вероятность: В2
Тяжесть: Т3
Класс риска: Н4
Приемлемый
Ликвидация возгорания
Пожар
Оснащение первичными средствами
пожаротушения. Использование систем
пожарной сигнализации.
Немедленно сообщить о пожаре в ближайшее
структурное подразделение и своему
непосредственному руководителю. Покинуть
зону воздействия опасных факторов пожара,
воздействующих на организм человека.
Отключить электрооборудорвание,
электрические приборы, аппараты и т.д.
Выключить приточно-вытяжную
вентиляцию. Вынести из помещения сосуды с
огне- и взрывоопасными веществами.
Приступить к ликвидации пожара.
Прохождение инструктажа по пожарной
безопасности.
Вероятность: В2
Тяжесть: Т4
Класс риска: С8
Допустимый
Строка 030. Итоговая оценка уровня профессионального риска на рабочем месте:
В2xТ5 = С10. (Вероятность: Событие случается редко. Тяжесть: Более, чем 3 летальных исхода в результате
травмирования или профессионального заболевания). Приемлемость: Допустимый риск.
85
Больше половины рисков на рабочем месте являются приемлемыми. Это
означает, что все возможные меры управления уже реализованы. Остается
лишь
поддерживать
существующий
уровень
риска
путем
проведения
регулярных мер.
В качестве регулярных мер управления в ИХТТС СО РАН проводят
повторные инструктажи на рабочем месте, проверку знаний требований охраны
труда, периодические медосмотры и контроль за соблюдением требований
охраны труда.
Остальные риски характеризуются как допустимые. Тяжесть последствий
данных опасных событий высока (Т3-Т5), но их реализация маловероятна (В1В2).
Допустимый риск – это риск, уменьшенный до уровня, который
организация может допустить, учитывая свои правовые обязательства и
собственную политику в области профессионального здоровья и безопасности
[76].
Итоговая оценка уровня профессионального риска на рабочем месте
определяется по самому наибольшему уровню. Для данного рабочего места
таким риском является опасность взрыва. От него могут пострадать все
сотрудники лаборатории интеркаляционных и механохимических реакций.
Для того чтобы определить какой вред принесет реализация взрыва в
лаборатории, в следующей главе будут спрогнозированы последствия взрыва
газового баллона с ацетиленом.
86
9 БЕЗОПАСНОСТЬ В ЧС. ПРОГНОЗИРОВАНИЕ АВАРИИ ПРИ
ПРОВЕДЕНИИ ХИМИЧЕСКОГО АНАЛИЗА
Горючие газы используются в промышленности и в быту в качестве
удобного источника энергии. Однако их высокая горючесть может стать
причиной аварии при взрыве [77].
В данной главе будет рассчитана величина избыточного давления при
взрыве газовоздушного облака, образованного в результате испарения
ацетилена с последующим воспламенением и взрывом. Причиной образования
облака
является
аварийная разгерметизация баллона с ацетиленом в
лабораторно-производственном
здании,
расположенном
по
адресу
ул.
Кутателадзе 21/2 (рисунке 9.1).
Рисунок 9.1 – Карта расположения ИХТТМХ СО РАН
Ацетилен используется при проведении химического анализа для питания
атомно-абсорбционного спектрометра Varian AA280FS. Основным фактором,
способствующим возникновению и развитию аварийной ситуации при
проведении
химического
анализа,
является
наличие
в
лабораторно-
производственном здании в холле первого этажа под лестницей баллонного
87
шкафа на четыре баллона с ацетиленом. Объем каждого баллона составляет 40
литров, максимальное давление газа 1,6 МПа при температуре 20°С. Баллон с
данными характеристиками обычно заполняют 5-5,8 кг ацетилена.
Газообразный ацетилен (С2Н2) - это бесцветный газ, с плотностью 1,173
кг/м3 при 0 °С и 760 мм рт. ст. Является взрывоопасным газом, температура
самовоспламенения - 335°С. С воздухом образует взрывоопасную смесь с
нижним концентрационным пределом воспламенения 2,5% (при 25°С) [78].
Технический ацетилен хранится в баллонах с пористым наполнителем,
пропитанным ацетоном, поскольку чистый ацетилен при сжатии взрывается.
Растворенный ацетилен представляет собой находящийся под давлением в
баллоне раствор ацетилена в ацетоне, равномерно распределенный в пористой
массе [78].
Основной опасностью при эксплуатации ацетиленового баллона является
его взрыв, при котором образуются осколки и ударная волна. Степень
поражения при взрыве определяется по величине избыточного давления.
Согласно нормам, нижний порог повреждения человека волной давления
составляет 5 кПа [79].
Основные причины возможного взрыва ацетиленового баллона [80]:
а)
механические воздействия (удары, толчки). Они приводят
к
разрушению баллона или оседанию пористой массы с образованием в ней
пустот, что, в свою очередь, способствует увеличению объема полого
пространства в верхней части баллона. Ацетилен, выделяясь в это пространство
и находясь в нем под высоким давлением, становится взрывоопасным;
б) повышение температуры выше 30-40 °С. С ростом температуры
уменьшается растворимость ацетилена в ацетоне, вследствие чего повышается
его давление;
в) неправильная эксплуатация (неплотное соединение вентиля и
редуктора) может привести к выходу ацетилена в атмосферу, создавая
опасность взрыва ацетилено-воздушной смеси в помещении и, как следствие,
ацетиленового баллона. Если процент содержания ацетилена в смеси
88
составляет от 2,3 до 93%, то взрыв может произойти от нагрева,
соприкосновения смеси с открытым пламенем или простой искры.
Необходимо отметить, что в большинстве случаев причиной взрывов
баллонов с горючими газами является человеческий фактор, а именно
нарушение мер безопасности при эксплуатации газового оборудования.
9.1 Расчет избыточного давления, развиваемого при сгорании
газовоздушных смесей в помещении
В данном разделе проведена оценка возможной степени повреждения
второго этажа, на котором располагается лаборатория интеркаляционных и
механохимических
реакций,
в
штате
которой
находится
5
научных
сотрудников. Методика расчетов представлена в ГОСТ Р 12.3.047-2012 ССБТ
[79].
Авария
в
лабораторно-прозводственном
здании
развивается
по
следующему сценарию: происходит утечка газа в результате разгерметизации
газового оборудования, формируется взрывоопасное газовоздушное облако,
которое при появлении источника зажигания воспламеняется и сгорает с
ростом избыточного давления.
Таблица 9.1 - Исходные данные
Вещество
Структурная формула
Длина холла А, м
Ширина холла В, м
Высота холла С, м
Объем баллона V, м3
Давление в баллоне Р1, МПа
Расчетная температура tp,
Ацетилен С2Н2
4
3
2
0,04
1,6
37
Определение избыточного давления
89
где
-
максимальное
Сст н
давление, развиваемое
св
п
при
сгорании
стехиометрической газовоздушной смеси в замкнутом объёме, определяемое
экспериментально или по справочным данным. В случае, если данные
отсутствуют, допускается принимать равным 900 кПа;
- начальное давление, принимаемое равным 101 кПа;
- масса горючего газа или паров легковоспламеняющихся и горючих
жидкостей, вышедших в помещение в результате аварии, кг;
Z – коэффициент участия горючих газов и паров в горении;
св
– свободный объём помещения, принимаемый условно равным 80%
геометрического объёма помещения, м3;
гп
ст
– плотность газа или пара пи расчётной температуре, кг/м3;
- стехиометрическая концентрация горючих газов или паров
легковоспламеняющихся или горючих жидкостей, %;
н
-
коэффициент,
учитывающий
негерметичность
помещения
и
неадиабатичность процесса горения, принимаемый равным 3.
Определяем свободный объём помещения, где находятся баллоны:
св
3 ∙ 4 ∙ 2 ∙ 0,8 = 19,2 м3
Расчет плотности газа при расчётной температуре:
г
кг м
р
где М – молярная масса вещества, г/моль;
р
расчетная температура °С
В качестве расчетной температуры принимаем максимально возможную
температуру воздуха в помещении в соответствующей климатической зоне
(37 °С
Молярная масса ацетилена: М = 12,02∙2 + 2∙1=26,04 г/моль
Масса горючего газа, поступившего в помещение при расчетной аварии:
m = Va ∙
г=
0,64 ∙ 1,023= 0,65 кг
90
где
г
а
– объём газа, вышедший из аварийного аппарата, м3;
– плотность газа (ацетилена), кг/м3.
Объём газа, вышедший из аварийного аппарата, определяется объёмом
данного аппарата и рабочим давлением внутри аппарата:
Va = 0,01 ∙ P1 ∙ V= 0,01 ∙ 1600 ∙ 0,04 =0,64 м3
где
– давление в аппарате, кПа;
– объём в аппарате; м3.
Определение максимальных размеров взрывоопасных зон
Радиус
взрывоопасных
зон
и
высота
данных
зон
ограничивающие область, где концентрация горючих газов и паров
превышает нижний концентрационный предел распространения пламени, при
подвижной воздушной среде рассчитывается по формуле:
НКП
где
НКП
г
НКП
г
СНКП
- масса газа, кг;
- плотность газа при расчетной температуре, кг/м3
–
концентрация
горючего
газа,
соответствующая
нижнему
концентрационному пределу распространения пламени, %:
где
– эмпирический коэффициент при теплоте образования газа,
моль/кДж;
- стандартная теплота образования вещества в газообразном
состоянии при температуре 250С, кДж/моль (для ацетилена 226,8 кДж/моль);
hj, hr, hs – коэффициенты соответственно j-го элемента (C, H, O, N, Cl) и
число r и s-й структурный групп, влияющих на нижний предел воспламенения;
91
mj, mr, ms – число атомов j-го элемента r и s-х структурных групп в
молекуле вещества;
p, l, q – обозначение числа химических элементов и типов структурных
групп в молекуле вещества, влияющих на нижний предел воспламенения.
Значения коэффициентов hj для атомов углерода, водорода, кислорода,
азота и хлора, а также значения коэффициентов hr и hf приведены в таблицах 9.2
и 9.32: hС = 9,134, hН = 2,612; hf = 0,0246, hs = 4,47 для (С-Н), hr = 7,88 для (C≡C)
Таблица 9.2 - Значения коэффициентов hj, hr иhf для веществ, состоящих из
атомов С, Н, О, N, Cl
Hj
Hr
hf,
hC
hH
hO
hN
hCl
hC≡C
h C - C моль/кДж
9,134
2,612 -0,522 -0,494 -3,57
7,88
6,50
0,0246
Таблица 9.3 - Значения коэффициента hs
Вид структурной группы
С–С
С=С
С–Н
С–О
С=О
hs
3,75
11,10
4,47
0,90
3,12
Определение коэффициента участия горючего газа в горении Z
Более точно коэффициент участия горючего газа в горении Z для горючих
газов, нагретых не выше температуры окружающей среды, может быть
рассчитан на основе характера распределения газов в помещении по его
координатам , Y и
92
при
НКПР
≤ 0,5l и YНКПР ≤ 0,5b:
НКП
при
НКПР
НКП
НКП
НКП
> 0,5l и YНКПР > 0,5b:
НКП
НКП
где l и b – длина и ширина помещения, соответственно, м;
– расстояния по осям
поступления газа, где их концентрация превышает
, Y и
от источника
, м;
– масса газа, поступающих в помещение, кг;
– плотность газа, кг/м3;
– предэкспоненциальный множитель, %;
– концентрация горючего газа, соответствующая нижнему
концентрационному пределу распространения пламени, %;
– площадь пола помещения, м2;
– допустимые отклонения концентраций при заданном уровне
значимости Q(C ˃ ), приведённые в таблице 9.4.
Таблица 9.4 - Значения допустимых отклонений концентраций при уровне
значимости Q(C ˃ )
Характер распределения концентраций
Q(C˃ )
Для горючих газов при подвижной
0,100 000
1,29
воздушной среде в помещении
0,050 000
1,37
0,010 000
1,52
0,003 000
1,62
0,001 000
1,70
0,000 001
2,03
По
таблице
9.4
выбираем
значение
допустимого
отклонения
концентрации δ для горючих газов в подвижной воздушной среде: δ=1,37
Значение предэкспоненциального множителя
для горючих газов в
помещении с подвижной воздушной средой рассчитывается по формуле
93
где U - подвижность воздушной среды, м/с;
Делаем вывод, что вещество полностью участвует в горении, и
коэффициент участия горючего газа в помещении для дальнейшего расчета
принимаем равным 1.
Объёмная
стехиометрическая
концентрация
горючих
газов,
%
рассчитывается по следующей формуле:
ССТ
где
100
1 4,84
– безразмерный стехиометрический коэффициент кислорода в
реакции горения. Рассчитывается данный коэффициент по формуле:
где
,
,
,
– число составляющих молекулу вещества атомов
углерода, водорода, галоидов и кислорода соответственно.
По
таблице 9.5
определим
степень поражения
помещения
при
рассчитанном избыточном давлении [74].
Таблица 9.5 - Типичные предельно допустимые значения избыточного давления
с точки зрения повреждения зданий
Типичные п
предельноравн
й
ы
н
увч
род
м
ы
Степень поражения
й
еи
тр
у
вн
допустимые значениярезультаы
избыточного давления, кПа
сПолноего
харктеи
стразрушение
100
50%-ное р
разрушение зданий
о
етн
асч
53
Средние н
поврежденияти
й
ж
и
езданий
ы
н
ч
п
28
Умеренныер
иповреждения зданий (харктеи
ен
ш
азу
сповреждениетузи
я
12
внутренних перегородок, рам, м
оедверей и т.п.)
льн
акси
Нижний порог р
поврежденияравн
тн
и
асч
мчеловека волнойаэрозля
ы
5
давления
3
Малые ко
тповрежденияти
ен
ц
и
эф
е(разбита часть харктеи
ы
н
ч
п
состекления)
94
Максимальные размеры взрывоопасных зон при аварийном выбросе 0,65
кг ацетилена составляют
Избыточное давление при взрыве ацетилена составит 113,7 кПа. При
данном избыточном давлении произойдет полное расч
оразрушение первого этажа,
етн
где установлен шкаф с баллонами. Пострадают несущие стены, обрушится
второй этаж, на котором в помещениях лаборатории работают 5 человек. Люди
могут оказаться под завалами, что приведет к тяжелым травмам и возможной
гибели.
Таким образом, при нарушении режима хранения и эксплуатации
баллонов с ацетиленом существует возможность взрыва. Это приведет к
выходу
из
строя
дорогостоящего
оборудования,
разрушению
здания,
возможной гибели людей. Поэтому необходимо строго выполнять требования
нормативных документов по безопасной эксплуатации сосудов, находящихся
под давлением. Помещение, где используются баллоны с ацетиленом, должны
быть оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией и автоматическими
приборами, контролирующими содержание ацетилена в воздухе рабочей зоны.
95
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Среди основных экологических проблем г. Новосибирска особое место
занимает поступление в окружающую среду загрязняющих веществ, в
частности тяжелых металлов. Почва является основной средой, в которой
накапливаются данные элементы. Размеры распространения и степень
миграции тяжелых металлов в почве приобрели опасный характер для
нормального функционирования экосистем и для здоровья человека.
По результатам исследования в почвенном покрове промышленной зоны
Кировского района отмечено повышенное содержание подвижных форм Cu,
Ni, Cr, Pb, Zn, As, Mn, Co, Cd, Sn, Sb. К числу загрязнителей для всей
рассматриваемой территории следует отнести Cu, Ni, Cr, Pb, Zn, As, Co, Mn, их
содержания превышают предельно-допустимые концентрации на всех пробных
площадках. Локальными загрязнителями почвы вблизи оловокомбината можно
считать Sn, Cd, Sb.
Концентрация многих элементов уменьшается по мере удаления от
предприятия. Анализ технологического процесса производства олова и
рассчитанные
коэффициенты
корреляции,
позволяющие
определить
взаимосвязь между содержанием элемента и степени удаленности от
предприятия, указывают на то, что Новосибирский оловянный комбинат
является приоритетным источником поступления в окружающую среду
следующих элементов: Cu, Sn, As, Pb, Cd, Sb, Zn.
Сформирован ряд накопления подвижных форм тяжелых металлов в
почве относительно регионального фонового уровня:
Cd < Mn < Co < Ni < Cr < Zn < Pb < Cu < As.
Рассчитанный
суммарный
показатель
загрязнения
свидетельствует об опасной категории загрязненности почв. При данной
экологической ситуации возможно увеличение числа людей с хроническими
заболеваниями, а также общей заболеваемости населения, проживающего
вблизи металлургического предприятия.
96
Как показали результаты исследования в Кировском районе, в частности
на дачных участках и рекреационной зоне, желательно проведение работ по
очистке загрязненных почв. Предложен перспективный способ очитки путем
внесения в почву гуминсодержащего порошкообразного продукта на основе
бурого угля. Данный сорбент соответствует требованиям экологической
безопасности, обладает высокими показателями емкости и степени связывания
подвижных форм тяжелых металлов.
97
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Barsova N., Yakimenko O., Tolpeshta I., Motuzova G. Current state and
dynamics of heavy metal soil pollution in Russian Federation - A review //
Environmental Pollution. - 2019. - Р. 200-207.
2. Emelyanova N., Naprasnikova E., Sorokovoi A. The Ecological State of a
Large City of Eastern Siberia in the Process of Urbanization // Geography and
Natural Resources. - 2018. - Vol. 4. - P. 324-331.
3. Minkina T., Sushkova S., Konstantinov A., Rajput V., Sherstnev A. Urban
soil geochemistry of an intensively developing Siberian city: A case study of
Tyumen, Russia // Journal of Environmental Management. - 2019. - Vol. 239. - P.
366-375.
4. Kosheleva N.E., Vlasov D.V., Korlyakov, I.D., Kasimov, N.S.
Сontamination of urban soils with heavy metals in Moscow as affected by building
development // Science of the Total Environment. - 2018. - Vol. 636. - P. 854-863.
5. Ettler V., Soil contamination near non-ferrous metal smelters: A review //
Applied Geochemistry. - 2016. – Vol. 64. - Р. 56-74.
6. Asad SA., Farooq M, Afzal A., West H., Integrated phytobial heavy metal
remediation strategies for a sustainable clean environment - A review //
Chemosphere. - 2019. - Vol. 217. - Р. 925-941.
7. Zhang Q., Yu R., Fu S., Wu Z., Chen H. Y. H., Liu H. Spatial heterogeneity
of heavy metal contamination in soils and plants in Hefei, China // Scientific Reports.
- 2019. - Vol. 9, № 1049. - P.1308-1320
8. Wang P., Sun Z., Hu Y., Cheng Y. Leaching of heavy metals from
abandoned mine tailings brought by precipitation and the associated environmental
impact // Science of the Total Environment. - 2019. - Vol. 695, №. 13893. - Р.310320.
9. Jaishankar M., Tseten T., Anbalagan N, Mathew B. B. Toxicity, mechanism
and health effects of some heavy metals, Interdisciplinary Toxicology. - 2014. - Vol.
7, № 2. - P. 60-72.
98
10. Al-Saleh I., Al-Rouqi R., Elkhatib R., Abduljabbar M., Al-Rajudi T. Risk
assessment of environmental exposure to heavy metals in mothers and their
respective infants // International Journal of Hygiene and Environmental Health. 2017. - Vol. 220. - P. 1252-1278.
11. Jarup L. Hazards of heavy metal contamination // British Medical Bulletin.
- 2003. - Vol. 68. - P. 167-82.
12. Shcherbakov I. N., Gustaitis M. A., Lazareva E. V., Bogush A. A.
Migration of heavy Metals (Cu, Pb, Zn, Fe, Cd) in the Aureole of Scattering at the
Urskoye Tailing Dump (Kemerovo Region) // Chemistry for Sustainable
Development. - 2010. - Vol. 18. - P. 535-547.
13. Gaskova O. L., Bortnikova S. B., Kabannik V. G., Novikova S. P. Features
of Soil Pollution in the Region of Storage of the Waster from Pyrometallurgical Zinc
Extraction t the Belo Zinc Plant // Chemistry for Sustainable Development. - 2012. Vol. 20. - P. 375-384.
14. Raputa V. F., Shuvaeva O. V., Kokovkin V. V., Shurukhin S. G.,
Vorobyeva O. A. Analysis of Aerosol Pollution Near the Novosibirsk Tin Plant //
Chemistry for Sustainable Development. - 2002. - Vol. 10. - P. 641-647.
15. Артамонова С. Ю., Рапута В. Ф., Колмогоров Ю. П. Техногенное
загрязнение почв и растительного покрова в районе оловокомбината (г.
Новосибирск) // Интерэкспо Гео-Сибирь. - 2005. - Т. 5. - С. 106-110.
16. Коковкин В. В., Рапута В. Ф., Шуваева О. В. Мониторинг загрязнения
тяжелыми металлами снежного покрова в окрестностях Новосибирского
оловокомбината // Труды Междунар. конгр. "Интерэкспо "ГЕО-Сибирь-2013".
Новосибирск: СГГА. - 2013. - Т. 2. - С. 36-41.
17. Baran A., Tarnawski M., Assessment of heavy metals mobility and toxicity
in contaminated sediments by sequential extraction and a battery of bioassays //
Ecotoxicology. - 2015. - Vol. 24, №. 6. P. - 1279-1293.
18. Prabhat K., Sang S., Ming Z., Yiu F. Heavy metals in food crops: Health
risks, fate, mechanisms, and management // Environment international. - 2019. - Vol.
125. - P. 365-385.
99
19. Мэрия города Новосибирска Постановление №1091 «О проекте
планировки и проектах межевания территории, ограниченной ул. Ватутина,
Советским шоссе, ул. Петухова, ул. Сибиряков-Гвардецйцев, рекой Тулой, в
Кировском районе» от 27.03.2018 [Электронный ресурс] // Электронный фонд
правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим
доступа: http://docs.cntd.ru/document/465721241. - Загл. с экрана.
20. Singh N., Gupta VK., Kumar A., Sharma B. Synergistic Effects of Heavy
Metals and Pesticides in Living Systems, Frontiers in Chemistry. - 2017. - Vol. 5. - P.
70-81.
21. Джувеликян Х.А., Щеглов Д. И., Горбунов Н. С. Загрязнение почв
тяжелыми металлами. Способы контроля и нормирования загрязненных почв //
Учебно-методическое пособие для вузов. Воронеж, - 2009. – 22 с.
22. ГОСТ 17.4.1.02-83 «Охрана природы. Почвы. Классификация
химических веществ для контроля загрязнения» [Электронный ресурс] //
Электронный
фонд
правовой
и
нормативно-технической
документации
«Техэксперт». – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/556185926. - Загл. с
экрана.
23. Prabhat K., Sang S. , Ming Zh. , Yiu F. Heavy metals in food crops: Health
risks, fate, mechanisms, and management // Environmental International. - 2019. Vol. 125. - C. 365-385.
24. Колесникова В. А. Воздействие тяжелых металлов на биохимические
реакции // Вестник Красноярского государственного аграрного университета.
Красноярск. - 2009. - С. 106-111.
25. Теплая Г.А. Тяжелые металлы как фактор загрязнения окружающей
среды / Г.А. Теплая // Астрахан. вестн. экологич. образования. - 2013. - № 1. - С.
182-192.
26. Mahurpawar M. Effects of heavy metals on human health // International
journal of research – Granthaalayah. - 2015. - Vol. 5. - P. 89-92.
100
27. Скугорева С. Г. Ашихмина Т. Я. Фокина А. И. Химические основы
токсического действия тяжелых металлов (обзор) // Теоретические проблемы
экологии. - 2016. - №1. - С. 4-13.
28. Cocarta D. M., Neamtu S., Resetar Deac A. M.
Carcinogenic risk
evaluation for human health risk assessment from soils contaminated with heavy
metals // International Journal of Environmental Science and Technology. – 2017.
Vol. 13, № 8. - P. 2025–2036.
29. Канцерогенез // Справочник «Экология» [Электронный ресурс] –
Режим доступа : https://ru-ecology.info/term/49922/. - Загл. с экрана.
30. Иванченко М. Н. Оценка риска здоровья детского населения при
воздействии соединений тяжелых металлов в городской среде: диссертация на
соискание ученой степени канд. мед. наук : 14.02.02. Волгоград, 2010. - 193 с.
31. Другов Ю.С., Родин А. А. Пробоподготовка в экологическом анализе.
Санкт-Петербург, «Анатолия», 2002. – 755 с.
32. Вальков В.Ф., Казеев К.Ш., Колесников С.И. Почвоведение: Учебник
для вузов. - Москва: ИКЦ ≪МарТ≫, Ростов н/Д: Издательский центр
≪МарТ≫, 2004. - 496 с.
33. Корчагина К. В. Оценка загрязнения городских почв тяжелыми
металлами с учетом профильного распределения их объемных концентраций:
диссертация на соискание ученой степени канд. биол. наук: 03.02.13 Москва,
2014. 145 с.
34. Медведев И. Ф., Деревягин С. С. Тяжелые металлы в экосистемах //
Монография. Саратов, 2017. - 178 с.
35. Вальков В. Ф., Казеев К. Ш., Колестников С. И. Экология почв //
Учебное пособие для студентов. Часть 3. Ростов-на-Дону: УПЛ РГУ, 2004. - 54
с.
36. Михайлова Е. И. Влияние различных доз кадмия и меди на активность
почвенных ферментов урбазема (обзорная статья) // Теория и практика
современной науки, №1(19). - 2017. - С. 131-151.
101
37.
Государственный
доклад
«О
состоянии
санитарно-
эпидемиологического благополучия населения в Российской Федерации в 2018
году». – М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей
и благополучия человека, 2019. – 254 с.
38. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей
среды Российской Федерации в 2018 году». М.: Минприроды России; НПП
«Кадастр», 2019. - 844 с.
39. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей
среды Новосибирской области в 2018 году» – Новосибирск, 2019 – 162 с.
40.
Государственный
доклад
«О
состоянии
санитарно-
эпидемиологического благополучия населения в Новосибирской области в 2018
году»» – Новосибирск, 2019 – 275 с.
41. Решение Совета депутатов города Новосибирска от 26.12.2007 № 824
«О генеральном плане города Новосибирска», 2007 г. - 130 с.
42. Сиромля Т. И. Соединения тяжелых металлов в почвах г.
Новосибирска как показатель их экологического состояния // Сибирский
экологический журнал. - 2011. - №5. - С. 677-681.
43.
Новосибирский
оловянный
завод
[Электронный
ресурс]
//
Официальный сайт предприятия. - Режим доступа: http://olovozavod.ru/. - Загл. с
экрана.
44. ОАО «Новосибирский оловянный комбинат» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.cbsmakarenko.ru/flagmans/olovo.html. – Загл. с
экрана.
45. Финансовое состояние ООО "НОВОСИБИРСКИЙ ОЛОВЯННЫЙ
КОМБИНАТ"
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
https://www.testfirm.ru/result/5433185270_ooo-novosibirskiy-olovyannyy-kombinat.
– Загл. с экрана.
46. НГС – новости Новосибирска [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: https://news.ngs.ru/more/94905/ – Загл. с экрана.
102
47.
Вредные
химические
вещества.
Неорганические
соединения
элементов I-IV групп: Справ. изд./ под ред. В.А. Филова. – Л.: Химия, 1988. –
512 с.
48. Власов О. А. Процессы получения металлов // Конспект лекций,
Красноярск, 2015. - 189 с.
49. Государственный доклад «О состоянии и использовании минеральносырьевых ресурсов Российской Федерации в 2018 г.», Москва, 2019. - 426 с.
Марченко Н. В., Алексеева Т. В.
50.
Способы
обогащения
оловосодержащих хвостов // Научные труды SWorld. 2012. Т. 10, № 3. С. 3–6.
51. ГОСТ 17.4.4.02-2017 «Охрана природы. Почвы. Методы отбора и
подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического
анализа» [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200158951. - Загл. с экрана.
52. ФГБУ «Западно-Сибирское УГМС» [Электронный ресурс]. – Режим
доступа: http://www.meteo-nso.ru/pages/53. – Загл. с экрана.
53. Skripkina T.S., Bychkov, A.L., Smolyakov B.S., Lomovsky, O.I. Changes
in phytoplankton production after the introduction of heavy metals into ecosystem
with subsequent cleaning by humic sorbent // Water Resources. - 2019. - Vol. 46. - P.
242-248.
54. Skripkina T.S., Bychkov A.L., Tikhova V.D., Smolyakov B.S., Lomovsky
O.I. Mechanochemically oxidized brown coal and the effect of its application in
polluted water // Environmental Technology and Innovation. – 2018. – Vol. 11. – P.
74-82.
55. ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения
физических характеристик» [Электронный ресурс] // Электронный фонд
правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим
доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200126371. - Загл. с экрана.
56.
ГОСТ
26423-85
«Почвы.
Методы
определения
удельной
электрической проводимости, рН и плотного остатка водной вытяжки»
103
[Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200023484. - Загл. с экрана.
57. ГОСТ 27784-88 «Почвы. Метод определения зольности торфяных и
оторфованных горизонтов почв» [Электронный ресурс] // Электронный фонд
правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим
доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200023550. - Загл. с экрана.
58. Луганская В. Д., Луганский В. Н. Химический анализ почв //
Методические
указания
проведения
лабораторных
занятий
студентов.
Екатеринбург, 2011. – 29 с.
59. ПНД Ф 16.2.2:2.3.71-2011 «Количественный химический анализ почв»
[Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/556189829. - Загл. с экрана.
60. Другов Ю. С. Экологическая аналитическая химия. – М.:2000. – 432 с.
61. Коновалов А. Г, Рисник Д. В., Левич А. П. Обзор подходов к оценке
экологического
состояния
и
нормированию
качества
почв
//
Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». - 2017. - Т. 9,
№3. - С.214-229.
62. ГН 2.1.7.2041-06 «Предельно-допустимые концентрации (ПДК)
химических веществ в почве» [Электронный ресурс] // Электронный фонд
правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим
доступа: http://docs.cntd.ru/document/901966754. - Загл. с экрана.
63. ГН 2.1.7.2511-09 «Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК)
химических веществ в почве» [Электронный ресурс] // Электронный фонд
правовой и нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим
доступа: http://docs.cntd.ru/document/902163355. - Загл. с экрана.
64. Водяницкий Ю. Н. Нормтивы содержания тяжелых металлов и
металлоидов в почвах // Почвоведение. - 2012. - Т. 3. - С. 2368-375.
104
65. МУ 2.1.7.730-99 «Гигиеническая оценка качества почвы населенных
мест» [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200003852. - Загл. с экрана.
66.
Атлас
почв
РФ
[Электронный
ресурс].
–
Режим
доступа:
https://soilatlas.ru/novosibirskaya-oblast. - Загл. с экрана.
67. Lianwen L., Wei L., Weiping S., Mingxin G. Remediation techniques for
heavy metal-contaminated soils: Principles and applicability // Science of the Total
Environment. - 2018. – Vol. 633. - P. 206 – 219.
68. Kelleher, B.P., Simpson, AJ. Humic substances in soils: are the really
chemically distinct? // Environ Sci.& Technol. - 2006. – Vol. 40. - P.4605-4611.
69. Скрипкина Т. С. Механохимическая модификация структуры
гуминовых кислот для получения комплексных сорбентов: диссертация на
соискание ученой степени канд. хим. наук: 19.12.18, Новосибирск, 2018. - 124 с.
70. Бычков, А. Л., Ломовский, А. И., Уразова, Т. С. Механохимическая
модификация структуры гуминовых кислот бурого угля для получения
сорбента тяжелых металлов // Журнал прикладной химии. – 2014. - Т. 87, № 5. - С. 664-668.
71. Мясоедова Т. Н., Мирошничеснко Ю. С., Копылова Н. Ф. О
сорбционной способности гуматов по отношению к ионам меди // Интернетжурнал "Технологии техносферной безопасности". -2015. - № 1. [Электронный
ресурс]. - Режим доступа: http://ipb.mos.ru/ttb. – Загл. с экрана.
72. Трудовой кодекс РФ от 30.12.2001 №197-ФЗ: в ред. От 20.01.2018. –
Новосибирск: Норматика, 2018. - 223 с.
73. Федеральный закон от 28 декабря 2013 г. №426-ФЗ «О специальной
оценке условий труда» [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и
нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим доступа:
http://docs.cntd.ru/document/499067392. – Загл. с экрана.
74. Федеральный закон от 19 августа 2016 г. №438н-ФЗ «Об утверждении
Типового положения о системе управления охраной труда» [Электронный
105
ресурс]
//
Электронный
документации
фонд
правовой
«Техэксперт».
и
нормативно-технической
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/420376480. – Загл. с экрана.
75. ГОСТ Р 58771-2019 «Менеджмент риска. Технологии оценки риска»
[Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200170253. – Загл. с экрана.
76.
ГОСТ Р 54934-2012/OHSAS 18001:2007 «Системы менеджмента
безопасности труда и охраны здоровья. Требования» [Электронный ресурс] //
Электронный
фонд
правовой
и
нормативно-технической
документации
«Техэксперт». – Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/1200094433. – Загл.
с экрана.
77. Назаров В.П., Ашихмин А.В., Коротовских Я.В. Анализ статистики
пожаров и взрывов газифицированных зданий в России // Технологии
техносферной безопасности. – 2017. - №1. - С. 70-74.
78. ГОСТ 5457-75 «Ацетилен растворенный и газообразный технический.
Технические условия» [Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и
нормативно-технической документации «Техэксперт». – Режим доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200008449. – Загл. с экрана.
79.
ГОСТ
технологических
Р
12.3.047-2012
процессов.
Общие
«ССБТ.
Пожарная
требования.
безопасность
Методы
контроля»
[Электронный ресурс] // Электронный фонд правовой и нормативнотехнической
документации
«Техэксперт».
–
Режим
доступа:
http://docs.cntd.ru/document/1200103505. – Загл. с экрана.
80. Плотникова Г.В., Бодров Д.А. Взрывы газовых баллонов, причины и
последствия // Вестник Восточно-Сибирского института МВД России, - 2013. С. 70-78.
106
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Свидетельство о присуждении гранта Новосибирского государственного технического университета
107
Приложение 2
Карта-схема санитарно-экологического состояния и границ зон негативного
воздействия объектов капитального строительства местного значения
108
Приложение 3
Блок-схема выполнения анализа почвы на содержание тяжелых металлов
109
Приложение 4
Диапазон измерений, значения показателей точности, воспроизводимости и
повторяемости методики
110
Приложение 5
Почвенная карта Новосибирской области
111
Приложение 6
Матрица последствий и вероятности для определения уровня риска
Тяжесть
1
2
3
4
5
Незначительный
Низкий
Средний
Высокий
Экстремальный
С5
С10
В15
В20
В25
Н4
С8
С12
В16
В20
Н3
С6
С9
С12
В15
Н2
Н4
С6
С8
С10
Н1
Н2
Н3
Н4
С5
Вероятность
5
Экстремальный
4
Высокий
3
Средний
2
Низкий
1
Незначительный
112
Отзывы:
Авторизуйтесь, чтобы оставить отзывЗагрязнение почвы тяжелыми металлами - важная и актуальная проблема для г. Новосибирска в следствии интенсивной точечной застройки мегаполиса.
Автор Красовская Анна Юрьевна исследовала в своей работе загрязнение почвы тяжелыми металлами. В работе проведена характеристика тяжелых металлов и способы их миграции в почве. Был изучен вопрос вредности Новосибирского оловянного комбината. В роли новизны и решения проблемы загрязнения предложено использование гуминовых кислот для ремедиации загрязненных почв тяжелыми металлами.
Работа представляет собой пример удачного сотрудничества студента НГТУ и НИИ Академгородка. В результате получилась хорошая магистерская диссертация!
Изучение фракционно-группового соста- ва форм соединений тяжелых металлов (ТМ) имеет важное экологическое значение, так как именно форма нахождения элемента в почве определяет его доступность для растений, ми- грационную способность, подвижность и, как следствие, его токсичность для биоты. На территории Западной Сибири подобные ис- следования начаты недавно и яв- ляются весьма актуальными, особенно с точки зрения выявления региональных особенностей состояния ТМ в почвенном покрове. В данной работе представлены результаты анализа груп- пового состава ТМ в почвах промышленной зоны г. Новосибирска.
Тема загрязнения почв тяжелыми металлами очень актуальна. Работа вызвала огромный интерес. Автор подробно описал проблемы и способы их решения.
В наше время состояние окружающей среды, а так же почвы, не должно оставаться без внимания в наши дни. Работа выполнена на высоком уровне.
Представленная диссертация посвящена анализу содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве промышленного района г. Новосибирска. В работе отлично сочетаются и общие знания о тяжелых металлах,объясненные практически каждому, и научные исследования о влиянии вредных веществ. Также, работа дополнена картами,схемами и таблицами,что позволяет в полной мере "увидеть картину" происходящего в г. Новосибирск,в том числе в Кировском районе. Что касается языка письма, то он представлен довольно грамотным и понятным. Хочу похвалить завершенность работы, диссертация не обрывается лишь на демонстрации содержания подвижных форм тяжелых металлов в землях нашего города, но и предлагает решение данной проблемы в лице использовании гуминсодержащего порошкообразного продукта на основе бурого угля кислот для ремедиации загрязненных почв. Значимость работы очень важна в наши дни,ведь проблематика тяжелых металлов в почвах актуальна и по сей день.
Как научный руководитель отмечу, что научная значимость, проведённой Анной Юрьевной работы подкреплена её докладом на тему "КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ПОЧВАХ ПРОМЫШЛЕННОГО РАЙОНА Г. НОВОСИБИРСКА ВБЛИЗИ ОЛОВОКОМБИНАТА "на XI Всероссийской конференции по анализу объектов окружающей среды с международным участием «ЭКОАНАЛИТИКА-2019» в г. Пермь.
Работа актуальная, поскольку здоровье человека напрямую зависит от состояния окружающей среды. В работе даётся подробное описание негативного воздействия тяжелых металлов на организм человека
Было интересно ознакомится с данной работой
Значимость данной темы очень важна в наши дни. Проблема загрязнения окружающей среды характерна для большинства городов нашей страны. В частности, проживая в Кемеровской области, тема загрязнения почв как никогда актуальна. Работа вызвала интерес , так как написана на высоком уровне. Анна, в данной диссертации, отлично осветила данную проблему, а также очень важно, что предложила способы решения поставленных задач.
Тема загрязнения почв тяжелыми металлами крайне важна в настоящее время, особенно применяемо к промышленным районам городов. Работа написана грамотно, проведены большие исследования, результаты можно применять на практике, а это всегда ценно.
Тема достаточно актуальная для Новосибирска и похожих городов с многопрофильной промышленностью. Поскольку для таких городов характерно присутствие в окружающей среде не отдельного загрязнителя, а ассоциации тяжелых металлов, способных оказывать комбинированное действие на организм, при котором может наблюдаться как суммирование эффектов, так и их потенцирование. Работа выполнена на высоком уровне, видно, что автор разобрался в данной теме.
Данная тема очень актуальна в наши дни и очень грустно, что лишь маленький процент населения интересуется состоянием почв, воды и т.д, хотя бы в своём регионе. В городе Киселевск (Кемеровская область), откуда я родом, проблема загрязнения окружающей среды является первостепенной, но, к сожалению, решать ее никто не стремится. Анна проделала большую работу, которая не может не заинтересовать каждого, кто с ней ознакомится.
Состояние окружающей среды, а в частности почвы, не стоит оставлять без внимания в наши дни. Работа выполнена на высоком уровне, видно отношение автора и кропотливый труд.
Загрязнение почвы-очень актуальная тема в наше время. Работа выполнена на высшем уровне. Проведено сложное исследование , сделана важная работа. Отдельно хочется отметить, что были сделаны выводы о влиянии загрязнения на здоровье человека и предложены варианты для решения этой проблемы.
В данной работе раскрывается проблема загрязнения окружающей природной среды, в частности тяжёлыми металлами, являющимися приоритетными загрязняющим веществами. И эта проблема характерна для многих городов, не только для Новосибирска. Был определен уровень загрязнения почв и предожен способ их очистки Исследование выполнено на высоком уровне, имеет научную и практическую значимость. Работа достойно выглядела на конференциях разного уровня, вызывала живой интерес у слушателей.
В данной работе очень хорошо и понятно раскрыта тема загрязнения окружающей среды Чувствуется, что автор глубоко проникся данной темой и это очень радует
Проблема загрязнения окружающей среды на сегодняшний день представляется очень серьезной. Поэтому считаю, что работа очень актуальная. Раскрывает воздействие токсичных элементов на здоровье человека,определен уровень загрязнения почв и предложен перспективный способ очистки почв.
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдения за которыми обязательны во всех средах.Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу загрязняющих веществ, получил в последнее время значительное распространение. Количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к хрупким или металлоидам
Добротная работа выполненная в содружестве с научными работниками Института химии твердого тела и механохимии СО РАН.
Данная работа выполнена на высоком уровне , с использованием актуальных теоретических данных. Проблема , которую затрагивает Анна, очень важна на сегодняшний день.
Проблема загрязнения почв тяжёлыми металлами является актуальной не только для Новосибирска, но и для других промышленных городов. Например, наш город Орск является крупным промышленным центром в Оренбургской области. Это определяет высокий уровень техногенной нагрузки на окружающую среду. Промышленные выбросы загрязняющих веществ в атмосферу, отходы производства и потребления оказывают негативное воздействие на состояние атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, а также почвы. Основными источниками загрязнения является чёрная и цветная металлургия. Вопрос о загрязнении почв города Орска тяжёлыми металлами является одним из основных. Поэтому считаю, что охрана почв от загрязнений является важной задачей, без которой невозможно устойчивое развитие биосферы, безопасность и благополучие нынешнего и будущих поколений людей.
Данная работа является очень актуальной и вызывает интерес к данной теме.
С данной работой познакомился очно на конкурсе грантов Новосибирского Государственного Технического Университета. Работа живая, вызвала интерес у комиссии. Для себя выделил несколько важных моментов. Во-первых это проблема установления санитарно защитных зон предприятий. Именно это мы наглядно видим из результатов работы студента. Во-вторых, пугает необразованность и неосведомсленность населения в вопросах качества почв, на которых ведётся хозяйственная деятельность (огороды, жилые постройки). Работа интересна, жива и затрагивает больные темы не только Новосибирска.
Вызывает значительный научный интерес, сформированный автором работы ряд накопления подвижных форм тяжелых металлов в почве относительно регионального фонового уровня: Cd < Mn < Co < Ni < Cr < Zn < Pb < Cu < As на территории промышленной зоны мегаполиса.
Практическая часть данной работы, на мой взгляд, может быть использована природоохранными организациями. Автор доказывает всю остроту проблемы для нашего города, но и решение проблем описывает очень подробно.
Данная работа хорошо отражает острые проблемы Новосибирска, связанные с загрязнением почвы тяжелыми металлами. Подробно описана общая ситуация с загрязнением почвы, оценка риска и пути выхода из нее. Почвенный покров – это обязательный компонент любой экосистемы, который активно подвержен негативным факторам. Почва активно подвержена к антропогенному воздействию, что нарушает ее состояние. Данное исследование является актуальным, так как в настоящее время становится все больше объектов загрязнения. Отрицательное воздействие наносят промышленные предприятия, автомобильные дороги, железнодорожные пути, свалки, жилые постройки и другие объекты.В данной работе основной объект- загрязнитель почвенного покрова- Новосибирский оловянный комбинат. Исследование почвенного покрова на содержание тяжелых металлов имеет большое практическое значение. Так как тяжелые металлы могут носить негативный характер, то необходимо, чтобы их содержание входило в ПДК. Полученные данные могут стать основой для мониторинговых исследований и комплексной оценки почвенного покрова. Также результаты исследования могут послужить основой и для плана работ по снижению концентрации тяжелых металлов Очень объемный, но, тем не менее, интересный материал который может заинтересовать не только жителей города Новосибирска, но и всей России, потому что данная проблема является острой и касается абсолютно каждого.
Известно, что загрязнение почвы тяжелыми металлами, то есть большой группой химических элементов (в количестве более 40) с атомной единицей массы (а.е.м.) более 50 происходит главным образом через газопылевые выбросы при высокотемпературных технологических процессах (сжигании нефти, нефтяного попутного газа, бензина, дизельного и котельного топлива и угля, в металлургии и при обжиге цементного сырья). Тяжелые металлы, попавшие в воздушную среду газопылевыми выбросами, путем седиментации и атмосферными осадками осаждаются на рельеф местности, накапливаются и загрязняют почву. Например, в составе нефти присутствуют соединения таких тяжелых металлов как ванадия, никеля, цинка, меди, железа и других элементов, содержание которых обычно в пределах n (10-2 - 10-7) %. При этом концентрация тяжелых металлов возрастает с повышением удельного веса нефти, то есть от 0,8 до 1,1 г/см3.
Изучение фракционно-группового соста- ва форм соединений тяжелых металлов (ТМ) имеет важное экологическое значение, так как именно форма нахождения элемента в почве определяет его доступность для растений, ми- грационную способность, подвижность и, как следствие, его токсичность для биоты. На территории Западной Сибири подобные ис- следования начаты недавно и яв- ляются весьма актуальными, особенно с точки зрения выявления региональных особенностей состояния ТМ в почвенном покрове. В данной работе представлены результаты анализа груп- пового состава ТМ в почвах промышленной зоны г. Новосибирска.
Тема диссертационной работы "Определение и анализ содержания подвижных форм тяжелых металлов в почве промышленного района г. Новосибирска" является актуальной не только для г. Новосибирск, но и для многих городов России. Автор наглядно показал проблемы и предложил способы решения данных проблем.
Тяжелые металлы при избыточном попадании в объекты окружающей среды ведут себя как токсиканты и экотоксиканты. При этом к токсикантам относятся элементы и соединения, оказывающие вредное воздействие на отдельный организм или группу организмов, а экотоксикантами являются элементы или соединения, негативным образом воздействующие не только на отдельные организмы, но и на экосистему в целом. Специалистами по охране окружающей среды среди металлов-токсикантов выделена приоритетная группа. В нее входят кадмий, медь, мышьяк, никель, ртуть, свинец, цинк и хром как наиболее опасные для здоровья человека и животных. Из них ртуть, свинец и кадмий наиболее токсичны.
Нормирование загрязняющих веществ в почвах нуждается в строгой дифференциации почв по конкретным категориям объектов и характеру использования земель (детские площадки, жилые зоны, промышлен- ные зоны, сельскохозяйственные угодья). На сегодняшний день в нашей стране установлено более жесткое по сравнению с зарубежными странами нормирование загрязняющих веществ. В основе научных разработок ПДК загрязняющих веществ в почвах должны лежать почвенно-экологические принципы, нормативы следует разрабатывать согласно конкретной почвенно-экологической обстановке, необхо- димо учитывать меру потенциальной опасности высоких концентраций, оценку риска для здоровья населения и окружающей среды.
Автор работы показал отличный уровень владения теоретическими положениями по выбранной теме исследования, показал способность формулировать собственную точку зрения (теоретическую позицию)на основе анализа различной информации по данной теме.
Почвы являются одним из основных факторов в процессе формирования экологической ситуации в естественных биоценозах. На протяжении долгого времени содержание загрязняющих веществ в почве не нормировалось. Почва представляет собой сложную многокомпонентную систему, она включает в себя газообразную, жидкую и твердую компоненты. Особенности строения и состава почвы делают ее основной депонирующей средой, способной к долговременному накоплению загрязняющих веществ, и, таким образом, снижению антропогенного воздействия на окружающую среду. Большое количество разнообразных факторов, влияющих на почву, обуславливает и наличие разнообразных подходов к нормированию загрязняющих веществ. Особенно остро эта проблема встает в связи с недостаточно разработанной системой нормативов в области охраны почв, как главного связующего компонента окружающей среды.
Нормирование загрязняющих веществ в почвах нуждается в строгой дифференциации почв по конкретным категориям объектов и характеру использования земель (детские площадки, жилые зоны, промышлен- ные зоны, сельскохозяйственные угодья). На сегодняшний день в нашей стране.
По данной работе понятно, что к ней отнеслись ответственно, это видно из представленного материала автором. Все очень грамотно и интересно описано. Уверенна, что данная работа заинтересует людей, занимающиеся в данной сфере.
Очень интересная и сильная работа. Исследования, проведённые автором, являются актуальными и имеют практическую ценность. Детальность и наглядность материала демонстрируют заинтересованность в теме.
Исследования почв на содержание в них тяжелых металлов и выбор перспективного способа очистки загрязненных почв являются важными и сложными задачами, которые хочет решить автор. Проделано много аналитической работы, это заслуживает уважения
Интереснейшая и очень сильная работа! Проведён анализ, расчёты, много наглядных фотографий, графиков, карт, схем. Такую яркую работу всегда интереснее изучать. Чувствуется высокий уровень подготовки и интерес к выбранной теме.
Интереснейшая и очень сильная работа! Проведён анализ, расчёты, много наглядных фотографий, графиков, карт, схем. Такую яркую работу всегда интереснее изучать. Чувствуется высокий уровень подготовки и интерес к выбранной теме.