ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ  ОЦЕНКА  АНТРОПОГЕННОЙ  НАГРУЗКИ  НА  ПОЧВУ  ПРИ  ПРОИЗВОДСТВЕ  ФЕРРОСПЛАВОВ

Яковишина  Татьяна  Федоровна

канд.  сель.-хоз.  наук,  доцент,  доцент  кафедры  экологии  и  охраны  окружающей  среды,  Государственное  высшее  учебное  заведение  «Приднепровская  государственная  академия  строительства  и  архитектуры»,  Украина,  г.  Днепропетровск

E-mail:  t_yakovyshyna@ukr.net

Щербак  Ольга  Святославовна

ассистент  кафедры  экологии  и  охраны  окружающей  среды,  Государственное  высшее  учебное  заведение  «Приднепровская  государственная  академия  строительства  и  архитектуры»,  Украина,  г.  Днепропетровск

E-mail:  scherbak28@mail.ru

ECOLOGICAL  ESTIMATION  OF  THE  ANTHROPOGENIC  LOAD  TO  THE  SOIL  IN  THE  RESULT  OF  THE  FERROALLOYS  PRODUCTION

Tatyana  Yakovyshyna

associate  Professor  of  Ecology  and  Environmental  Protection  Department,  Doctor  of  Philosophy  (Ecology),  Associate  Professor  State  Higher  Educational  Establishment  “Pridneprovska  Statе  Academy  of  Civil  Engineering  and  Architecture”,  Ukraine  Dnipropetrovsk

Olga  Scherbak

assistant  of  Ecology  and  Environmental  Protection  Department,

State  Higher  Educational  Establishment  “Pridneprovska  Statе  Academy  of  Civil  Engineering  and  Architecture”,  Ukraine  Dnipropetrovsk

АННОТАЦИЯ

Проведена  экологическая  оценка  антропогенной  нагрузки  на  почву  при  производстве  ферросплавов  по  показателям  техногенности,  коэффициенту  аномальности,  миграционной  способности  и  химической  деградации.  Установлено,  что  по  приоритетному  загрязнителю  —  Mn  доля  техногенности  —  высокая;  коэффициент  аномальности  свидетельствует  о  слабом  и  умеренном  загрязнении;  миграционная  способность  —  низкая;  химическая  деградация  почвы  отвечает  начальной  степени.

ABSTRACT

The  ecological  estimation  of  the  anthropogenic  load  to  the  soil  in  the  result  of  the  ferroalloys  production  has  been  conducted  in  technogenic  index,  anomalous  coefficient,  migratory  ability  and  chemical  degradation.  Determined,  that  priority  pollutants  —  Mn  share  of  the  technogenic  index  —  high;  anomalous  coefficient  indicates  a  weak  to  moderate  pollution;  migration  capacity  —  low;  chemical  degradation  of  soil  corresponds  the  initial  degree.

Ключевые  слова:  марганец;  загрязнение;  почва;  экологическая  оценка.

Keywords:  manganese;  contamination;  soil;  ecological  estimation.

Производство  ферросплавов  оказывает  значительную  антропогенную  нагрузку  на  компоненты  окружающей  среды,  особенно  на  почву,  во-первых,  за  счет  дополнительного  техногенного  вовлечения  Mn  в  природный  биогеохимический  цикл;  а,  во-вторых,  путем  осаждения  выбросов,  содержащих  в  своем  составе  такие  вещества,  как  SO₂,  NO₂,  HF,  CO,  MnO,  неорганическая  пыль,  утечки  при  сбросе  сточных  вод,  загрязненных  сульфатами,  хлоридами,  фторидами,  цианидами,  роданидами,  соединениями  Mn  и  Fe,  кроме  того  образуется  большое  количество  промышленных  отходов,  представленных  шлаком  силикомарганца.  Поэтому  целью  данного  исследования  являлась  экологическая  оценка  антропогенной  нагрузки  на  почву  при  производстве  ферросплавов  на  примере  гиганта  металлургического  комплекса  Приднепровья  —  ПАО  «Никопольский  завод  ферросплавов».

Экологическую  оценку  антропогенной  нагрузки  в  результате  загрязнения  почвы  Mn  проводили,  руководствуясь  комплексной  методикой,  по  показателям  техногенности  [5,  с.  5320],  коэффициенту  аномальности  [1,  с.  641],  миграционной  способности  и  химической  деградации  почвы  [4,  с.  44—52].  Образцы  почвы  отбирались  методом  конверта  непосредственно  на  глубину  0,20  см  возле  отвала  шлака  силикомарганца  и  на  расстоянии  500  м.  Почва  представлена  хемоземом,  который  сформировался  на  основе  чернозема  обыкновенного  малогумусного  тяжелосуглинистого  на  лессе  в  результате  осаждения  на  его  поверхность  выбросов  ПАО  «Никопольский  завод  ферросплавов»,  консервирования  снятой  почвы  и  вскрышных  пород,  миграции  токсикантов  из  отвала  гранулированных  шлаков  силикомарганца.  В  почвенных  образцах  определяли  подвижные  формы  Mn  (вытяжка  ААБ,  pH  4,8)  и  его  валовое  содержание  путем  мокрого  озоления  на  атомно-абсорбционном  спектрофотометре.

По  валовому  содержанию  Mn  наблюдалось  превышение  ПДК  в  3,4  раза  —  почва,  отобранная  непосредственно  возле  отвала  и  в  2,6  раза  —  на  расстоянии  500  м  от  отвала,  что  соответствует  среднему  уровню  загрязнения  по  В.Б.  Ильину  (1995).  Однако  обращает  на  себя  внимание  высокая  подвижность  элемента  —  364,8—548,1  мг/кг  при  фоновых  значениях  в  черноземе  обыкновенном  малогумусном  тяжелосуглинистом  37,0  мг/кг.  Соотношение  подвижных  форм  Mn  к  его  валовому  содержанию  в  нативных  условиях  составляет  4,35  %,  однако  в  нашем  случае  этот  показатель  значительно  выше  9,35—10,74  %.  Взяв  за  основу  нормативные  оценки  экологического  состояния  почв  загрязненных  ТМ  [3,  с.  42],  следует  отметить,  что  сложившаяся  ситуация  является  кризисной:  превышение  кларка  по  валовому  содержанию  более  5  раз,  ПДК  по  подвижным  формам  в  7,3—11,0  раз,  накопление  в  растениях  (разнотравно-ковыльно-типчаковая  растительная  ассоциация)  на  уровне  1,1—1,2  ПДК.

Для  оценки  накопления  металлов  в  почве  техногеохимической  аномалии,  которую  создает  вокруг  себя  любое  действующее  промышленное  предприятие  S.  Baron  (2006)  предложил  использовать  понятие  «техногенности»  элемента,  а  именно  –  долю  вклада  элемента,  привнесенного  в  почву  за  счет  хозяйственной  деятельности  человека,  в  процентах  от  валового  содержания.  Техногенность  Mn  была  определена  согласно  профильному  подходу  по  степени  аккумуляции  элемента  относительно  содержания  в  материнской  породе,  представленной,  в  нашем  случае,  лессом.  Кроме  того,  была  введена  поправка  на  содержание  СаО,  так  как  изучаемый  чернозем  обыкновенный  малогумусный  тяжелосуглинистый  относится  к  высококарбонатным  почвам.  Значения  показателя  обогащенности  почвы  Mn  стремились  к  100  %,  что  свидетельствует  о  высокой  доли  техногенности  этого  элемента  (табл.  1).

Таблица  1.

Экологическая  оценка  загрязнения  почвы  Mn  в  районе  ПАО  «Никопольский  завод  ферросплавов»

Мерой  интенсивности  загрязнения  согласно  В.В.  Добровольскому  (1999)  выступает  коэффициент  аномальности,  который  равняется  отношению  среднего  значения  металла  в  загрязненной  почве  к  его  природной  норме,  геохимическому  фону.  По  мере  удаления  от  шлакового  отвала  значение  коэффициента  аномальности  существенно  уменьшалось,  и  если  на  первом  участке  отбора  проб  почвы  интенсивность  оценивалась  как  умеренное  загрязнение,  то  через  500  м  —  соответствовала  слабому  загрязнению  (табл.  1).

Высокий  уровень  подвижности  Mn²⁺  вызывает  опасность  миграции  его  катионов  по  почвенному  профилю.  Однако  в  условиях  непромывного  водного  режима  и  значительного  количества  карбонатов  в  почве  —  0,4  %  вымывание  Mn²⁺  в  нижние  горизонты  почвенного  профиля  не  происходит,  что  подтверждает  значение  миграционной  способности,  а,  следовательно,  нет  опасности  вторичного  загрязнения  грунтовых  вод.

Химическую  деградацию  почвы  оценивали  по  В.В.  Снатнику  (1992),  как  значение  соотношения  содержания  металла  в  почве  к  его  ПДК,  по  которому  затем  устанавливали  балл  деградации  согласно  5-ти  бальной  шкалы.  На  обоих  участках  наблюдается  начальная  степень  деградации  почвы  в  результате  загрязнения  соединениями  марганца.

Подытожив  выше  изложенное,  следует  отметить,  что  производство  ферросплавов  способствует  увеличению  антропогенной  нагрузки  на  верхний  слой  почвы  близлежащих  территорий  в  результате  их  загрязнения  Mn,  о  чем  свидетельствуют  высокая  доля  техногенности  и  коэффициент  аномальности  этого  элемента,  низкая  миграционная  способность,  что,  в  свою  очередь,  приводит  к  деградации  почвы.

Список  литературы:

1. Водяницкий  Ю.Н.  Тяжелые  и  сверхтяжелые  металлы  и  металлоиды  в  загрязненных  почвах.  М:  ГНУ  Почвенный  институт  им.  В.В.  Докучаева  Россельхозакадемии,  2009.  —  96  с.
2. Добровольский  В.В.  Ландшафтно-геохимические  критерии  оценки  загрязнения  почвенного  покрова  тяжелыми  металлами  //  Почвоведение.  —  1999.  —  №  5.  —  С.  639—645. 
3. Кисіль  В.І.  Вплив  забруднення  на  стан  земельних  ресурсів  //  Земельні  ресурси  України.  К.:  Аграрна  наука,  1998.  —  С.  36—65. 
4. Яковишина  Т.Ф.  Екологічний  моніторинг:  контроль  і  детоксикація  важких  металів  в  ґрунтах  урбоекосистем.  Дніпропетровськ:  Нова  ідеологія,  2013.  —  101  с.
5. Baron  S.,  Carignan  J.,  Ploquin  A.  Dispersion  of  heavy  metals  (metalloids)  in  soil  from  800-years-old  pollution  (Mont-Lozere,  France)  //  Environ.  Sci.  Technol.  —  2006.  —  V.  40.  —  P.  5319—5326.