АНАЛИЗ АНТРОПОГЕННОГО ВЛИЯНИЯ НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ ОБСТАНОВКУ И ПУТИ ЕЕ СТАБИЛИЗАЦИИ В Г. МАГНИТОГОРСКЕ

В настоящее время становятся все более актуальными исследования, связанные с оценкой антропогенного воздействия на окружающую среду. Загрязнение природной среды и экологические проблемы биосферы: загрязнение атмосферы, воды, почвы — одна из наиболее острых проблем современности. Наиболее сильно этот процесс проявляется в крупных промышленных центрах, одним из которых является г. Магнитогорск, расположенный в зоне воздействия комплекса техногенных факторов.

Основным источником загрязнения атмосферного воздуха города является металлургический комбинат (ОАО «ММК»), доля выбросов которого в атмосферу составляет 77% общих выбросов от всех источников загрязнения. Промплощадка ОАО «ММК» расположена в центре города, вдоль левого берега реки Урал, в связи, с чем практически при любых направлениях ветра под влиянием выбросов металлургического комбината оказывается тот или иной жилой район. Свой вклад в загрязнение атмосферного воздуха также вносят: цементно-огнеупорный, калибровочный, метизно-металлургический заводы, завод металлургического машиностроения и др. Все более значительное влияние на формирование уровня загрязнения атмосферного воздуха города оказывает автотранспорт, численность которого в последнее время увеличивается.

На экологическую обстановку в г. Магнитогорске негативно влияют такие факторы как:

1. Загрязнения от промышленных предприятий;
2. Загрязнение территории выбросами автотранспорта;
3. Несанкционированные свалки промышленных и бытовых отходов;
4. Несанкционированное использование природных недр, в том числе водных ресурсов.
5. Загрязнения, вызванные обработкой дорожного покрытия и уборкой снега в зимний период.
6. Отсутствие современных заводов по переработке бытового мусора.
7. Использование некачественного бензина на автотранспорте.
8. Низкий процент работающих на газе автомобилей.
9. Отсутствие какой-либо очистки ливневых сточных вод городской канализации.

Сегодня, в условиях развития рыночной экономики возникает опасность дальнейшего ухудшения экологической ситуации в г. Магнитогорске вследствие роста влияния следующих причин: разрушения хозяйственных связей; использования низкокачественного и некондиционного сырья и топлива; нарушения проектных технологических режимов, роста аварийности производства; экономического кризиса последних лет, который ограничивает возможность финансирования природоохранных мероприятий; недостаточности бюджетных ассигнований, которое привело к сокращению органов контролирующих состояние окружающей среды и снижению эффективности экологических проектов.

Для успешной реализации экологической политики и эффективного экологического управления нужна своевременная, оперативная, достоверная и комплексная информация о состоянии окружающей среды. Одним из основных средств получения такой информации является экологический мониторинг окружающей среды, позволяющий анализировать, прогнозировать и вырабатывать эффективные решения для стабилизации экологической обстановки.

Цель исследования заключается в анализе динамики изменения состояния экологической обстановки г. Магнитогорска для обоснования путей и способов ее стабилизации и реабилитации.

Достижение цели осуществлялось решением следующих задач:

1. Анализ динамики изменения экологической обстановки в городе за последние 10‑15 лет.
2. Анализ воздействия отдельных технологических и экономических факторов на изменение показателей состояния окружающей среды.
3. Анализ возможных путей решения экологических проблем с учетом местных факторов.

В результате решения поставленных задач сформированы следующие основные положения: данные о динамике экологической обстановки за 10‑15 лет под воздействием техногенных факторов; разработаны рекомендации по стабилизации экологической ситуации в городе и организации экологического мониторинга.

Рассмотрим более подробно состояние отдельных элементов природной среды. За последние десятилетия уровень загрязнения воздуха в г. Магнитогорске несколько снизился, но остается высоким. Индекс загрязнения атмосферного воздуха (ИЗА) в г. Магнитогорске в среднем составляет 31.

Рисунок 1. Индекс загрязнения атмосферы

На протяжении последних десятилетий Магнитогорск постоянно входит в перечень городов РФ с наибольшим уровнем загрязнения воздуха сразу по четырем загрязняющим веществам: бензапирен, формальдегид, взвешенные вещества и диоксид азота. Динамика среднегодового превышения ПДК представлена на слайде:

Рисунок 2. Динамика среднегодового превышения ПДК

Качество атмосферного воздуха, как и в предыдущие годы, остается неудовлетворительным, что обусловлено выбросами предприятий черной металлургии, энергетики, а в последние годы и автотранспорта.

В г. Магнитогорске среднегодовые концентрации загрязняющих веществ составляют: 3,4 бензапирена — 7,2 ПДК; формальдегида — 4,4 ПДК; сероуглерода – свыше 4 ПДК; двуокиси азота — 1,7 ПДК; стерола и окиси азота — свыше 2 ПДК; пыли и фенола — 2,4 ПДК; железа — более 1 ПДК.

Рисунок 3. Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ

Рисунок 4. Динамика среднегодового превышения ПДК

Согласно официальным обзорам (министерства природных ресурсов и экологии РФ и Федеральной службы по гидрометеорологиии мониторингу окружающей среды) о состоянии и загрязнении окружающей среды в Российской Федерации за 2008 и 2009 г, зафиксированы случаи высокого загрязнения атмосферного воздуха (несмотря на эпизодичность контроля) — приведены среднемесячные концентрации, деленные на ПДК:

Рисунок 5. Случаи высокого загрязнения атмосферного воздуха

В то же время, по данным городской администрации:

Таблица 1

Изменение концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе города Магнитогорска

При сравнительном анализе данных можно сказать, что существующая система мониторинга недостаточно объективна. На сайте Челябинского гидрометцентра имеются достаточно полные данные за 2006‑2008 годы, дальнейшая итоговая информация за год отсутствует. А информация по основному вредному веществу, 1класса опасности — бенз(а)пирену вообще исключена из ежемесячных сводок.

В окружающей среде бенз(а)пирен накапливается преимущественно в почве, меньше в воде. Из почвы поступает в ткани растений и продолжает свое движение дальше по трофической цепи, при этом на каждой ее ступени содержание БП в природных средах возрастает на порядок. Под воздействием ультрафиолетового излучения вступает в реакцию с оксидами азота, образуя токсичный смог.

Бенз(а)пирен — канцерогенное вещество, 1 класса опасности, которое расценивается медиками как однозначно провоцирующее раковые заболевания. Вещество имеет хорошую проникающую способность в клетки живых организмов. Человек может получить его не только через кожу, но и через дыхательные пути и с пищей. БП обладает способностью накапливаться в живых организмах, провоцируя в дальнейшем онкологические заболевания. В организме бенз(а)пирен частично окисляется, давая производные фенольного и хинонного типа, также обладающими мутагенной активностью, а частично выводится из организма в неизменном виде.

На ММК огромное количество цехов и все они являются загрязнителями атмосферы, но самыми активными являются доменные, мартеновские, кислородно-конвертерный цеха. Металлургию называют химией высоких температур. В результате кипения и испарения под действием высоких температур происходят различные химические реакции с образованием летучих соединений. Они представляют собой аэрозоли — твёрдые или жидкие частицы, взвешенные в отходящих газах и являются результатом выплавки чугуна и стали, в вышеперечисленных цехах. Пылегазовые выбросы, как и все другие отходы, наносит ущерб окружающей среде, но при этом является ценным сырьём, которое можно утилизировать — это выделение в атмосферу возгонов и аэрозолей различного состава. О ценности возгонной пыли можно судить хотя бы потому, что при выплавки стали в конвертерах, она содержит до 90 % железа его оксидов. Мартеновские и электрические печи дают менее богатую пыль, но и в ней не мало железа.

Таблица 2

Состав твёрдых возгонов доменной печи

Несмотря на строгие меры, применяемые для очистки выбросов Металлургического Комбината, в атмосферу попадают горячие газы С0₂, N₂, которые являются потенциал определяющими парникового эффекта.

Забор проб воздуха осуществляется на 4‑5 стационарных постах, указанных на схеме (рис. 6).

С резким увеличением автомобильного транспорта в городе, значительно повышается уровень приземистых концентраций вредных веществ, но существующая схема забора не может объективно оценить изменение ситуации. Транспортная проблема города связана с тем, что фактически все трудоспособное население проживает в правобережной части города, а промышленность сосредоточена в левобережной части. Городу катастрофически не хватает 4-х существующих мостов, что приводит к образованию значительных автомобильных пробок уже не только в часы «пик» в районе мостов в правобережной части. Точки забора проб находятся далеко от этих мест.

Кроме того, существующий мониторинг носит эпизодический характер, привязан к графику работы природоохранных органов. Также возможно отключение очистных сооружений в ночное время и в выходные дни «в целях экономии», а отбор проб предназначен, фактически, лишь для оценки эффективности очистных сооружений с целью снижения природоохранных платежей.

Рисунок 6. Схема забора проб воздуха

Состояние водных ресурсов города, также неудовлетворительно. Ограниченность и неравномерное распределение водных ресурсов внутри года и по территории создает их дефицит. В городе на одного жителя приходится в 16 раз меньше водных ресурсов, чем в среднем по РФ.

Интенсивное промышленное освоение области привело к значительному загрязнению большинства водоемов области. Так, в районе г. Магнитогорска на качество воды в р. Урал резкое отрицательное влияние оказывают не только промышленные, но и  хозяйственно бытовые сточные воды. Содержание загрязняющих веществ в воде превышает норму и составляет в среднем за последние 10‑15 лет: азота аммония — 2 ПДК; азота нитритов — 2‑6 ПДК; фосфатов — 2‑3ПДК; нефтепродуктов — 2‑4ПДК.

Рисунок 7. Содержание загрязняющих веществ в воде

УКИЗВ — удельный комбинаторный индекс загрязненности вод

Ситуация усугубляется неэкономным водопользованием. Сегодня суточное водопотребление в Магнитогорске составляет 400‑450 литров в сутки на человека, в то время как в областном центре на каждого жителя приходится около 300, а в сельской местности этот показатель не превышает 100 литров. Также необходимо прекратить практику полива огородов чистой питьевой водой, заменив ее на техническую. Но на сегодняшний день большая часть поселков не имеет отдельного технического водопровода, а запрещающие меры для садоводов и огородников не могут иметь действенного значения. На протяжении десятилетий в городе не проводилась работа по изысканию источников для питьевого водоснабжения. Засушливые последние два — три года привели к истощению запасов существующих скважин всех трех месторождений. 

Выполнение мероприятий по строительству самотечного коллектора на левобережных очистных сооружениях и установки комплекса обезвоживания осадков на правобережных очистных сооружениях, входящих в городскую целевую Программу природоохранных мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки в городе Магнитогорске на 2006‑2010 годы позволило снизить концентрации следующих вредных веществ в сточных водах:

Таблица 3

Программа природоохранных мероприятий, направленных на улучшение экологической обстановки в г. Магнитогорске

Земельные ресурсы г. Магнитогорска  распределены примерно следующим образом. Общая площадь земель, занимаемая Магнитогорском 37585 га. Земли промышленности составляют 11834, 9 га, из которых 6842 га  заняты  производственными помещениями. Земли сельскохозяйственного назначения составляют 6687 га.

В городе существенно снижает плодородие почв механическая эрозия вызываемая обработкой почв тяжелыми орудиями и сельскохозяйственными машинами. Отмечается повсеместное уплотнение пахотного слоя почв, разрушение структуры и распыление почвенных агрегатов, что приводит к ухудшению водно-физических свойств. Высокая концентрация промышленных предприятий г. Магнитогорска при существующих технологиях производства обуславливает образование большого количества отходов и выбросов, что вызывает химическую эрозию почв. Почвенный слой минерализуется, превращаясь из живого организма в бесплодный монолит. В почвах сокращаются запасы гумуса.

Экологическое состояние жилых районов города напрямую зависит от состояния системы санитарной очистки города от отходов производства и потребления. В 2009 году на территории города вывезено на левобережную городскую свалку 150,4 тысяч тонн отходов, которые изолируются путем захоронения. С целью снижения экологической опасности на всех стадиях обращения с отходами в городе Магнитогорске разработана схема санитарной очистки. Оптимальная схема обезвреживания отходов в городе Магнитогорске включает сортировку (отбор коммерчески привлекательных фракций), прессование в брикеты остатков и последующее их захоронение на полигоне отходов. Даже в перспективных планах города нет строительства современного мусороперерабатывающего завода.

Неблагоприятная экологическая обстановка негативно сказывается на здоровье населения.

В Магнитогорске, например, у детей отмечено значительное превышение фоновых уровней следующих заболеваний: костно — мышечной системы в 9,01 раз; перинатального периода в 4,56 раз; новообразований в 3,69 раз; неточно обозначенных состояний в 9,8 раз; врожденных пороков развития в 4,33 раз; эндокринной системы в 5,9 раз; крови и кроветворных органов в 2,25 раз. Необходимо отметить, что только в Магнитогорске у детей отмечено превышение фоновых уровней новообразований.

Данные материалы свидетельствуют, что экологическая обстановка в г. Магнитогорске и его окрестностях продолжает оставаться крайне сложной, особую опасность для живой природы и здоровья населения представляет деградация среды обитания, обусловленная интенсивным антропогенным воздействием, загрязнением природных сфер вредными веществами, отходами производства и потребления.

Для выявления степени влияния различных антропогенных факторов и последующей мелиорации экологической обстановки в городе необходимо проводить постоянный всесторонний экологический мониторинг не только  в зоне промышленных предприятий и объектов повышенной опасности, но и в городе в целом и его окрестностях.  Результаты мониторинга должны быть доступны как через СМИ, так и через Internet.

Так же необходимо произвести инвентаризацию всех источников загрязнения в городе и его окрестностях. Автоматизировать систему проведения мониторинга основных источников выбросов в атмосферу и водные объекты. Навести порядок, и решить вопрос о ликвидации несанкционированных автостоянок. Установить автоматизированный контроль за работой газопылеулавливающих установок, что бы исключить самовольное их отключение в ночное время и выходные дни.

В городе назрела потребность в организации и проведении независимого автоматизированного комплексного мониторинга включающего в себя:

• контроль выбросов в атмосферу загрязняющих веществ;
• контроль сброса загрязняющих веществ в бассейн р. Урал;
• контроль загрязнения почвенных ресурсов;
• уровень заболеваемости населения по основным видам заболеваний с учетом района проживания;
• уровень заболеваемости работающих на вредных производствах.

Список литературы:

1. Долгосрочная городская целевая программа «Охрана окружающей среды города Магнитогорска на 2011‑2015 годы» / Администрация г. Магнитогорска. — Магнитогорск, 2010. — 12 с.
2. Загрязнение атмосферного воздуха городов Челябинской области в 2006‑2011 гг. / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/188.php
3. Качество атмосферного воздуха в городах Челябинской области в 2007 году / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/517.php
4. Качество атмосферного воздуха в городах Челябинской области в 2006 году / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/422.php
5. Комплексный доклад о состоянии окружающей природной среды Челябинской области в 1993 году. / Челябинский областной комитет по экологии и природопользованию; Челябинский областной государственный экологический фонд. — Челябинск, 1993. — 83 с.
6. Обзор состояния водных объектов на территории Челябинской области в 2007 году / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/511.php
7. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2009 г. / Министерство природных ресурсов и экологии РФ; Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды; Росгидромет. — М. : Москва, 2010. — 177 с.; http://downloads.igce.ru/publications/reviews/review2009.pdf
8. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2008 г. / Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — М. : Москва, 2009. — 182 с.; http://www.meteorf.ru/rgm2.aspx?RgmFolderID=79cfab7f-ca21-4d1b-b2f2-00e2200db8f2
9. Обзор состояния и загрязнения окружающей среды в Российской Федерации за 2007 г. / Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — М. : Москва, 2008. — 179 с.; http://www.meteorf.ru/rgm2.aspx?RgmFolderID=79cfab7f-ca21-4d1b-b2f2-00e2200db8f2
10. Характеристика высокого уровня загрязнения поверхностных вод на территории Челябинской области в 2006‑2011 гг. / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/188.php
11. Химический мониторинг водных объектов на территории Челябинской области в 2006 году / ФГУ Челябинский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды. — http://www.chelpogoda.ru/pages/423.php