Мониторинг геологической среды - Королев В.А.
ISBN 5-211-03344-2
Скачать (прямая ссылка):
Город со своей развитой промышленностью и коммунально-бытовой деятельностью оказывает сильное геохимическое воздействие на геологическую среду, выражающееся в перераспределении — концентрировании и рассеивании — огромных масс химических веществ и элементов как природного, так и техногенного происхождения. На больших площадах в пределах города формируются техногенные геохимические поля — взаимоувязанные в пространстве зоны повышенных или пониженных по сравнению с фоновыми или кларковыми концентрациями химических элементов. Самым значимым с эколого-геологической точки зрения проявлением этого перераспределения является химическое загрязнение компонентов геологической среды: почв, грунтов, подземных вод. Это вызывает необходимость при организации мониторинга геологической среды самого пристального внимания к химическому и другим видам техногенного загрязнения.
Химическим загрязнением охвачены по существу все площади современных городов и крупных населенных пунктов поселкового и городского типа. В крупных городах загрязнение геологической среды проникает на глубину до 50-100 м, но наиболее сильно в пределах города происходит загрязнение поверхности грунтов, почв и поверхностных вод Поверхностный сток урбанизированных территорий транспортирует загрязняющие вещества, главным источником которых являются сточные воды. При сбросе этих вод в природных водных системах формируются зоны загрязнения с широким набором химических элементов, аккумулирующихся в донных отложениях. Донные отложения при этом образуют устойчивые зоны загрязнения с высокой концентрацией различных химических элементов. Отмечается индивидуальный специфический характер наиболее резко концентрирующихся элементов для разных типов промышленности. Основными элементами загрязнения донных осадков являются ртуть, серебро, кадмий, свинец. Протяженность зон загрязнения в донных осадках области влияния крупного промышленно-урбанизированного центра достигает 20-25 км.
Поверхностное загрязнение с наибольшей интенсивностью происходит в почвах, снеговом покрове и верхней части грунтов зоны аэраци!.. Очаги химического загрязнения почв и снега в городах
имеют определенную геохимическую зональность: наибольшая концентрация отмечается вблизи источниказагрязнения, к периферии она постепенно снижается. Максимальный уровень загрязнения наблюдается около предприятий цветной и черной металлургии и различных приборостроительных предприятий, меньший — в зоне влияния машиностроительных и химических предприятий. Спектр химических элементов-загрязнителей чрезвычайно широк: практически во всех аномалиях отмечается накопление свинца, меди, цинка, олова, вольфрама, молибдена, хрома и ртути. Как правило, площади центров полиэлементных аномалий в 1,7-2 раза больше площади промышленных зон.
Поверхностное загрязнение почв и грунтов от ТЭЦ распространяется на 5-7 км, предприятий химической и нефтехимической промышленности — на 3-5 км. Так, у нефтеперерабатывающего завода в Капотне (Москва) радиус зоны загрязнения около 5 км. По данным Э.Д. Ершова и др. (1993), для бассейна верхней Колымы зоны запы-ления от ТЭС прослеживаются на расстояния до 100 км вдоль долин. Формирующиеся вокруг ТЭС золоотвалы также являются источниками поверхностного загрязнения грунтов и почв. На территориях, прилегающих к золоотвалам ТЭС, в год оседает от 36 до 485 т пыли на 1 км2, а дальность ее переноса (зона влияния) в направлении господствующих ветров достигает 30 км.
Вокруг населенных пунктов криолитозоны в зимний отопительный период формируются ареалы поверхностного загрязнения грунтов и почв сажей и пылью площадью от 20 до 40-45 км2. Контуры этих ареалов согласуются с формой розы ветров.
Выбросы автомобильного транспорта концентрируются на расстоянии 50-100 м от шоссе, в результате чего в этой зоне почвы и грунты сильно загрязнены тяжелыми металлами и нефтепродуктами.
Таким образом, современный город имеет специфическую мозаическую геохимическую структуру, сформировавшуюся стихийно, которая фиксируется полиэлементными геохимическими полями, центры которых приурочены к различным источникам антропогенного загрязнения. По времени действия источников загрязнения в городах P.C. Смирнова (1982) выделяет четыре типа территорий: устойчивого, реликтового, современного загрязнения и территории, где загрязнение отсутствует. Устойчивое загрязнение устанавливается по совпадению очагов загрязнения во всех компонентах природной системы и соответствует наличию техногенного геохимического поля. Реликтовое загрязнение фиксируется наличием техногенной геохимической аномалии только в одном из компонентов геологической среды (например, в почвах) и не подтверждается аномальными концентрациями в атмосфере. Территории, где обнаруживается техногенная аномалия только в атмосфере, относится к категории нового современного загрязнения.
В городах наряду с химическим развивается и биологическое загрязнение (в основном микробиологическое) грунтов и подземных вод. Общее биохимическое загрязнение грунтов от работы городского коллектора, состоящего из теплосети, водопроводной и канализационной сети, может распространяться на расстояние до 20 м по обе стороны от оси коллектора. В результате развития микроорганизмов в условиях интенсивного загрязнения геологической среды возникают различные негативные явления. Ярким примером негативного антропогенного воздействия, включающего и биохимическое загрязнение, служат свалки различных отходов. При аэробном разложении внутри свалок накапливаются растворенные органические вещества сложного состава. Просачивающиеся через свалки поверхностные воды приобретают агрессивность из-за подкисления этими соединениями и могут растворять карбонатные породы, вызывать коррозию подземных сооружений. В случае плохой аэрации происходит активное выделение таких газов, как аммиак, сероводород, метан и др. Высокие концентрации аммиака способствуют бурному развитию нитрифицирующих микроорганизмов, для которых источником энергии служит реакция окисления аммиака в азотную кислоту. Эта группа микроорганизмов способна интенсивно разрушать стены и фундаменты зданий, расположенных вблизи свалок. Повышенное выделение сероводорода губительно сказывается на живых организмах, усиливает коррозию металлов, повышает агрессивность грунтов и подземных вод. Если внутри свалки накапливается в избытке метан, то распространяясь в прилегающих почвах, грунтах и подземных водах, он угнетает растительность за счет массового развития метилотрофных бактерий и микроорганизмов, резко снижающих концентрацию кислорода в среде, который расходуется на окисление метана.
