Доклад на международную конференцию 'Некоторые аспекты эколого-геохимической характеристики силикатного завода г. Семипалатинска'

Некоторые аспекты эколого-геохимической характеристики

силикатного завода г. Семипалатинска

Город Семипалатинск - многопрофильный промышленный центр. Общая площадь его составляет 2780 тыс. га. Крупным источником загрязнения окружающей среды города является силикатный завод, функционирующий с 1960г. Основная выпускаемая продукция завода: кирпич силикатный, известь строительная, известь комовая, фасованная, плитка тротуарная.

Количество пылевых выбросов от завода в атмосферу города в год исследования 2003 г. составило - 503,9 тонн. Основными источниками эмиссии пыли данного производства является пыль обжига известняка и угольная пыль.

Целью настоящих исследований явилось изучение содержание тяжелых металлов (ТМ) в пылевых выбросах силикатного производства, а также в снежном покрове вокруг территории данного завода. Валовое содержание ТМ и форм соединений в пыли обжига известняка, выбрасываемой в атмосферу силикатным заводом представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Валовое содержание ТМ и форм их соединений в пыли обжига известняка, мг/кг

Формы соединений

Zn

Cu

Cd

Pb

Валовое содержание

55

17,5

0,5

16,3

Водорастворимая (экстрагент бидистиллированная вода

3,5

27,8

2,8

16

0,08

16

2,51

15,4

Обменная (экстрагент CH₃COONH₄, рН=4,8)

7,05

12,8

2,3

13,4

0,07

14

2,88

17,8

Кислоторастворимая (экстрагент 1н.НCl)

15,3

6,36

5,62

32,1

0,16

32

7,26

44,6

Кларк в земной коре

83

47

0,13

16

ПДК в почве (Клоке А, 1980)

300

100

3

100

Кларк в почве

50

20

0,5

10

Примечание: В числителе - содержание, а в знаменателе - процент от валового.

Как показали результаты исследований из таблицы 1 валовое содержание Zn, Cu и Cd в пыли обжига известняка близко к кларку данных элементов в почве. Содержание же Pb - 1,6 раза в пыли выше чем кларка данного элемента в почве. Содержание Pb в пыли равно кларку данного элемента в земной коре. Содержание Zn - 1,5 раза и Cu - 2,6 раза ниже их кларка в земной коре. Содержание же Cd в пыли обжига известняка наоборот, выше 3,8 раза в сравнении его кларка в земной коре. Из общей суммы исследуемых четырех тяжелых металлов содержащихся в пыли обжига известняка на долю Zn приходится - 61,5%, Cu - 19,5%, Cd - 0,5%, Pb - 18,2%. Содержание исследуемых (ТМ) в пыли обжига известняка не превышает их ПДК в почве. Содержание водорастворимых форм Cu, Cd и Pb в процентном содержании от их валового количества одинаковы (15,4%-16%). Содержание же водорастворимой формы Zn намного выше и составляет 20,8%. Процентное содержание обменной формы Zn, Cu и Cd от их валового количества очень близкая 12,8% - 14%, а Pb значительно выше - 17,8%. Процент кислоторастворимой формы Zn от его валового содержания составляет 6,4%. Процентное содержание Cu и Cd в пыли обжига известняка одинакова (32%). Процентное содержание же кислоторастворимой формы Pb от его валового количества, самое максимальное (44,6%). Как по валовому содержанию так и по обменному и кислоторастворимому формам исследуемые металлы в пыли обжига известняка располагаются в следующем убывающем порядке: Zn >Pb > Cu > Cd. В водорастворимой форме: Zn > Cu > Pb > Cd.

Исследуемые формы (ТМ) по их количественному содержанию в пыли обжига известняка располагаются в следующем убывающем порядке: кислоторастворимая > обменная > водорастворимая.

Сравнивая данные 2003г. валовое содержание в пыли обжига известняка, выбрасываемого ОАО «Силикат», с данными полученными нами в 1996г. (2) следует отметить значительное понижение исследуемых элементов в пылевых выбросах данного завода. Это обусловлено совершенствованием очистительных сооружений, технологического процесса данного предприятия, определенным изменением химического состава исходного сырья для данного производства.

Учитывая, что снег является наиболее информативным объектом исследования, позволяющим вскрыть специфику техногенного загрязнения атмосферы и формирование загрязнения территорий предприятия с учетом техногенных и природных факторов. Нами изучено содержание ТМ в водной и твердой фазах снегового покрова, вокруг территории ОАО «Силикат». Снег отбирался в период весеннего таяния согласно стандартным методическим рекомендациям, в четырех направлениях от территории завода 100м - 3000м. Фоновые пробы были взяты в 30 км от города в противоположную сторону от розы ветров. Содержание и пределы колебаний ТМ в водной и твердой фазах снегового покрова вокруг территории ОАО «Силикат» г. Семипалатинска представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Содержание тяжелых металлов в водной и твердой фазах снегового покрова вокруг территории ОАО «Силикат». n =16

Элемент

Водная фаза

мкг/л

К_С

Твердая фаза

мг/кг

К_С

Фон

Zn

117,5

10,2

Cu

18,8

1,58

Cd

11,0

92,6

Pb

143,0

6,1

Примечание: К_С - коэффициент концентрации, в числителе - средняя концентрация, в знаменателе - пределы колебаний, Фон - в числителе водная фаза мкг/л, в знаменателе - в твердая фаза мг/кг

По результатам анализа снегового покрова установлено, что средняя концентрация Cd в водной фазе снегового покрова превышает кларк элемента в речных водах - в 83 раза, Zn - в 59,3 раза, Pb - в 37,2 раза и Cu - в 1,1 раза, а ПДК поверхностных вод превышает лишь Pb - в 1,2 раза.

В твердой фазе снегового покрова средняя концентрация Cd превышает кларк элемента в земной коре в 42,7раз; Pb - в 7,7 раза, Zn - в 5,1 раза; кларк элемента в почве Pb - в 12,3 раза, Cd - в 11,2 раза, Zn - в 11,9 раза, а ПДК превышает Zn - в 2,3 раза, Cd - в 1,8 раза, Pb - в 1,2 раза.

Наиболее выраженные концентрации химических элементов в снеговом покрове располагаются по направлениям господствующих ветров (северо-западное).

По мере удаления от ОАО «Силикат» концентрация химических элементов в снеговом покрове постепенно уменьшается (табл.3)

Таблица 3 - Среднее cодержание химических элементов в снеговом покрове в зависимости от расстояния предприятия ОАО «Силикат», с учетом розы ветров

Элемент

Расстояние от предприятия

100м n=4

500м n=4

1000м n=4

3000м n=4

Zn

Cu

Cd

Pb

Примечание: В числителе - водная фаза (мкг/л), знаменателе - твердая фаза (мг/кг)

Из таблицы 3 видно что, в большей степени техногенному воздействию подвергнуты территории расположенные в радиусе 100 - 1000 м от силикатного завода. В этой зоне около 50% характеризуются, превышающим не только фоновое, но и ПДК.

Коэффициент концентрации и коэффициент опасности ТМ в общей совокупности всех проб снегового покрова вокруг территории силикатного завода представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Показатели содержания тяжелых металлов в снеговом покрове в водной и твердой фазах вокруг силикатного завода.

Элемент

К_С

К_О

ПДК в почве

ПДК в поверхностных водах

Фон

Zn

300

1000

Cu

100

100

Cd

3

1

Pb

100

30

Примечание: К_С - коэффициент концентрации; К_О - коэффициент опасности; фон - фоновое содержание элемента. В числителе - водная фаза (мкг/л), знаменателе - твердая фаза (мг/кг)

В целом результаты исследований пылевых выбросов и снегового покрова вокруг территории силикатного завода г.Семипалатинска (Республика Казахстан) существенно дают дополнение к уже известным литературным данным.

Литература

1. Выбросы тяжелых металлов в атмосферу: опыт оценки удельных показателей (1998) Минск: Институт геологических наук НАН Беларусии, 156с.

2. Панин М.С. Эколого-биогеохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана. Алматы 2000г. с.338

3. Банит Ф.Г. и Мальгин А.Д. (1979) Пылеулавливание и очистка газов в промышленности строительных материалов. М: Стройиздат, 352с.

4. Ринькис И.Г. Методы ускоренного колориметрического определения микроэлементов в биологических объектах. Рига: Зинтаке, 1963. -245 с.

5. Kloke A. Mitteilungen des UDLUFA. 1980. H.1-3.S.9

6. Новаковский Б.А., Макаров В.З., Пролеткин И.В. Чумаченко А.Н. Оценка загрязнения снежного покрова г. Балаково. Экология и промышленность 1999г. декабрь.