Комплексные ландшафтно-геохимические исследования с применением радиометрических и физико-химических методов для оценки экологической обстановки юго-западного района города Старый Оскол

Автор: Махотина Ольга, школа № 20, 11 класс,
Станция Юных натуралистов №2

Научный руководитель: Махотин Г.И. к.м.н

г. Старый Оскол

1.Введение

XX – век—век бурного развития промышленного производства во всем мире, с чем связано, соответственно, и бурное эколого-геохимическое изменение окружающей среды, т.е. среды обитания человека. Научившись управлять некоторыми техническими процессами человек не освоил и не учел необходимости защиты жилой территории от влияния физико-химических загрязнений от этих процессов. Яркий пример тому Кыштым, Чернобыль, Новая Земля, Атомоходы и др., а также целый ряд химических загрязнений во всем Мире. О транспортных загрязнениях и говорить не приходится, они воспринимаются как само сабой разумеющееся, да и гремят не как атомные взрывы.

Борьба с загрязнением окружающей среды радиационными и химическими компонентами --- одна из самых актуальных проблем во всем мире, т.к. отравление среды обитания человека приобрело огромные масштабы особенно с урбанизацией и промышленным развитием территорий.

Целью и задачей данной работы является выявление и оценка степени загрязнения селитебной зоны города Старого Оскола и Старооскольского района радиоактивными и химическими элементами, в частности металлами, что связано с их распространением и токсичным воздействием на живые организмы.

Работа носит характер комплексных исследований радиометрическими и физико-химическими методами с привлечением школ города и района, организована Станцией Юных Натуралистов № 2 города под непосредственным руководством ЦГСЭН города Старый Оскол и Старооскольского района (Главный санитарный врач, Кандидат медицинских наук Махотин Г. И. ).

Работа проводилась не только с целью научных изысканий, но и с целью развития творческого интереса учащихся школ к области науки о ЗЕМЛЕ.

В последнее десятилетие во всем мире все больше уделяется внимание сохранению и улучшению состояния биосферы, рациональному использованию природных богатств. До появления человека природа миллионы лет устанавливала биологическое равновесие между всеми биологическими факторами: солнечной энергией, силой тяжести, тектоническими силами, химической энергией, биогенной энергией. С появлением человека начался процесс его активного вмешательства во все силы природы. По мере развития производства все больше нарушается равновесие экосистемы, управлять процессами в которой человек не научился. Поэтому необходимо систематически изучать воздействие технологических процессов на окружающую или природную среду, чтобы осуществить прогноз ожидаемых изменений и при необходимости дать рекомендации для исправления уже имеющихся отрицательных последствий антропогенного воздействия на биосферу. Силами ЦГСЭН и СЮН-2 города Старый Оскол организована комплексная ландшафтно-геохимическая съемка, в которой принимали участие кружка “Юный эколог” Станции Юных натуралисиов № 2 . В 1999 году исследования проводились в пределах юго-западного селитебного района города Старый Оскол. В 2000 году--- в пределах Исторического центра города и слободы Ямская.

2. Содержание работы.

Исследования проводились по Юго-западному району города Старый Оскол, слободе Ямская и Историческому центру города с равномерным распределением точек наблюдения на территории района. Методика проведения исследований подразделяется на два этапа: а) методика проведения площадных исследований, которая включает в себя пешеходную гамма-съемку и методику отбора представительных проб почвы; б) методику проведения лабораторных исследований, которая подразделяется на исследование проб с помощью гамма-бета спектрометра на содержание ЕРН (естественных радионуклидов), и с помощью рентгенофлуоресцентного спектрометра на содержание тяжелых металлов. Результаты исследований представлены в виде карт изоконцентраций тяжелых металлов.

Основные результаты

Радиационная обстановка на всей исследуемой территории характеризует значение мощности эквивалентной дозы 0,08-0,15 мк3в/час, что не превышает нормального 0,2 мкЗв/час. Суммарная эффективная активность радионуклидов колеблется от 60 до 126 Бк/кг, что не превышает ПДУ для материалов первого класса -- 370 Бк/кг. Таким образом, по результатам радиационных исследований можно сделать вывод о нормальной радиационной обстановке на территории Юго-западного района города. Однако иначе обстоит дело с загрязнением тяжелыми металлами исследуемых районов. В соответствии с перечнем ПДК и ОДК № 6229-91 и ГН 2.1.7.020-94 ОДК для Pb -составляет 32 мг/кг , для Zn—55мг/кг, для Cu—33мг/кг, для Ni—20 мг/г, для Mn и Cr (по А.П. Виноградову) среднее содержание в почве Mn – 700 мг/г, для Cr —200мг/кг. По результатам исследований, проведенным в заповедной степной и лесной зоне фоновое значение концентрации свинца составляет 45, цинка - 50, меди- 35, никеля- 23, марганца-550, хрома-135 мг/кг, что с учетом стандартного отклонения не роевышает ОДК. Как видно из полученных результатов средний уровень загрязнения территории составляет для Pb-58, Zn-101, Cu-35, Ni—33, Mn-860, Cr-156 мг/кг, что с учетом стандартного отклонения не превышает 1,5-х кратного коэффициента концентрации ( Согласно Ю.Е. Саета. ИМГРЭ, 1982 г).

Проведенный анализ результатов по каждой из описываемых территорий показал наибольшее загрязнение Pb территории Исторического центра города, где загрязнение по отдельным аномалиям зонам ( A1, A2 и A3 ) превышает 3-х кратное значение коэффициента концентрации. Карты изоконцентраций металлов (Приложения 1, 2, 3, 4, 5, 6) построены исходя из ОДК каждого металла и его 1.5-2.0 кратного превышения. В результате эти превышения прослеживаются по всей исследуемой территории и выделяются как аномальные зоны, азимут простирания которых примерно 45 совпадает с розой ветров и направлением на основные промышленные объекты. При этом четко коррелируется связь ореолов Pb, Zn, Cu. Ореол свинца прослеживается по направлениям: одно по азимуту 40-50 ⁰ через микрорайоны: Студенческий-Парковый- Интернациональный - Горняк; второе направление по азимуту 40-50 через микрорайоны Рудничный - Лебединец -Весенний- Молодогвардеец; третье- по слободе Ямская по азимуту 0. Все ореолы четко прослеживаются через старый город, где образуют четкие ореолы повышенной концентрации, секущие улицы Ленина и Пролетарская на отметках 180 м. Ореолы Zn и Cu проходят по тем же азимутам и тем же районам при этом по площади надежно коррелируются с ореолами свинца. Коэффициент корреляции этих металлов доходит до 0,4. При этом явно преобладает загрязнение по Zn, которого средняя концентрация для всей территории превышает два значения ОДК. Загрязнение по Cu носит более равномерный характер и среднее значение концетрации, с учетом стандартного отклонения, не превышает ОДК. Полученные результаты явно подчеркивают единый источник техногенного загрязнения территории Pb, Zn, Cu, к которым с большой вероятностью можно отнести ОЗММ, СГОК, ЛГОК и цементный завод. Вторая группа аномальных ореолов Mn, Ni, Cr имеет почти северное простирание близкую к изометрической форму и, по всей вероятности, другую природу. Особо следует выделить аномальные ореолы, расположенные по проспекту Комсомольский и слободе Ямской, что связано с повышенной транспортной загрузкой магистрали, а по прстиранию аномальных зон Ni, Cr и Mn все аномальные зоны в слободе Ямской ориентированы на завод АТЭ. Коэффициент корреляции Cr и Ni составляет 0.6, Cr и Mn –0.4, кроме того, как видно из графических приложений аномальные зоны, хотя и имеют превышение не более 2 ОДК, по простиранию тяготеют по азимуту к заводу АТЭ, производство которого связано с использованием этих металлов.

Рекомендации

Так как исследования носят поисковый характер, задача которых оценка уровня загрязнения и локализация зон наибольшего зарязнения можно считать решенной. Для получения окончательного результата необходимо провести в пределах выявленных аномалий детальные ландшфтно-геохимические исследования по более густой сети наблюдения и организовать систематический мониторинг за состоянием окружающей среды в определенных районах.

Для улучшения экологической обстановки в городе необходимо:

1.Создать дополнительную транспортную магистраль в объезд юго-западной территории жилого массива.

2.Провести в пределах выявленных аномалий крупномасштабные ландщафтно-геохимические исследования.

3.Организовать систематический мониторинг иустановить посты в наиболее загрязненых районах.

Графические приложения:

1.Карта изоконцентраций Pb

2.Карта изоконцентраций Zn

3.Карта изоконцентраций Cu

4.Карта изоконцентраций Ni

5.Карта изоконцентраций Mn

6.Карта изоконцентраций Cr