Влияние угольного разреза на биологические объекты ВЛИЯНИЕ УГОЛЬНОГО РАЗРЕЗА НА БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ Китаева Виктория, pmakbn@mail.ru, тел.25-1-54, МОУ СОШ №8 г.Шарыпово Красноярского края ВВЕДЕНИЕ Каждый обязан сохранять природу и окружающую среду, бережно относиться к природным богатствам. (Конституция Российской Федерации, статья 58) Проблема влияния открытых угольных разработок на экологическое состояние прилегающих территорий изучается порядка 50-ти лет [6]. Известно, например, что территории, находящиеся в непосредственной близости к карьерам, со временем становятся непригодны для жизни. Отчуждение земель происходит из-за масштабного неблагоприятного влияния токсикантов, содержащихся в угле, угольной пыли [3]. Наиболее опасную для окружающей среды группу токсикантов составляют тяжелые металлы (ТМ), которые накапливаются в почве и, конечно же, усваиваются растениями, произрастающими на них [7]. Это относится и к овощным культурам, особенно к корнеплодам, активно аккумулирующим не только питательные вещества из почвы, но и поллютанты [6]. Наибольшую опасность представляют подвижные формы металлов, которые и передаются по цепям питания, рискуя попасть на стол человека [6,2]. Антропогенное воздействие Берёзовского угольного разреза изучено мало. В литературе имеются сведения о содержании ТМ в нашем регионе в почвах [1] и березняках [7]. Данные о накоплении токсикантов в овощах на сегодняшний день отсутствуют. Нами проведена работа по определению уровня содержания некоторых тяжелых металлов в овощах, выращенных на дачных участках, находящихся вблизи конвейерной галереи и овощах, выращенных на приусадебных участках, находящихся в черте города Шарыпово и не подверженных прямому техногенному влиянию. ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ Целью работы является определение уровня содержания ТМ в картофеле и моркови, выращенных на дачных участках в районе Березовского угольного разреза в сравнении с контрольными образцами, выращенными на удаленных от разреза землях. Задачи, определенные в начале работы были следующие: - Изучить научные данные по аналогичным исследованиям в других районах. - Выявить значимые ТМ для определения. - Проанализировать данные лабораторного анализа в сравнении между контрольными и опытными образцами. - Сделать выводы, опираясь на данные эксперимента. Научная новизна: Впервые проведен мониторинг влияния открытой угольной разработки на экологическое состояние почв в районе Берёзовского угольного разреза-1: выявлен уровень загрязнения тяжелыми металлами овощей, выращенных на приусадебных участках, находящихся вблизи разреза. Объектами исследования были выбраны овощи (картофель и морковь): а) выращенные на приусадебных участках, расположенных вдоль конвейерной ленты, к тому же находящихся вблизи угольного скалада; б) выращенные на приусадебных участках, расположенных на удаленных от разреза землях в селе Ажинское, которое находится в черте г.Шарыпово. Рисунок 1 Карта Шарыповского района. Под цифрой 1 выделен район дачных участков возле транспортерной ленты. Под цифрой 2 обозначена территория карьера. Под цифрой 3 – район села Ажинское, удаленный от промышленной зоны. Методы исследования. Систематический метод анализа. Реакции по открытию ионов выполнялись «мокрым путем» с использованием техники полумикроанализа. Способ выполнения – пробирочный: в пробирку пипеткой вводится раствор изучаемого иона (3-5) капель, реактив (5-7) капель и происходит наблюдение характерного внешнего эффекта. Пробоподготовка заключалась в приготовлении растворов, которые представляли собой овощные соки, отстоянные и профильтрованные через мембранный фильтр до получения относительно прозрачных и бесцветных растворов [5]. Все качественные определения по обнаружению катионов в растворах приведены в таблице 1. Таблица 1 Качественные реакции обнаруженных катионов Катион Реактив Условия реакции Мешающие ионы Предел обнаружения Признак реакции Pb 2+ KJ pH 3-5 300 мкг Желтый осадок Cu 2+ NH3 +H2 O Избыток аммиака 40 мкг Сине-фиолетовый раствор K4 [Fe(CN)6 ] pH<7 Fe3+ , Co2+ , Ni2+ 10 мкг Красно-коричневый осадок Fe 2+ K3 [Fe(CN)6 ] pH 2 0,1 мкг Синий осадок турнбулевой сини Fe 3+ K4 [Fe(CN)6 ] pH 2 0,05 мкг Темно-синий осадок берлинской лазури KSCN pH 2, избыток реактива F- , PO4 3- , NO2 - 0,25 мкг Кроваво-красная окраска раствора Cr 3+ H2 O2 pH>8, нагревание 0,8 мкг Желтый раствор. После подкисления HNO3 в присутствии H2 O2 органический слой окрашивается в синий цвет Mn 2+ NaOH pH 9-10 - Белый, быстро буреющий осадок Итак, по данным проведенного анализа обнаружилась группа металлов, содержание которых в пробах превышало предел обнаружения катионов. Это свинец, железо, хром и марганец. Эти же металлы были определяли с помощью физического метода анализа ААС. ААС. Второй метод анализа, с помощью которого мы получили точные и достоверные данные о содержании ТМ в исследуемых нами овощах – это метод атомно-абсорбционной спектрометрии. Все количественные показатели получены нами из аттестованной химической лаборатории топлива Березовской ГРЭС-1. Пробоподготовка заключалась в сжигании высушенных нами овощей в муфельной печи при температуре 5000 С в течение 5 часов до получения сухого остатка (золы) с постоянной массой. Полученные количественные характеристики отражены в таблице 2. Таблица 2 Уровень содержания тяжелых металлов в овощах, выращенных на дачных участках, расположенных в непосредственной близости от угольного разреза (1) , в сравнении с контрольными образцами, выращенными на удаленных от разреза территориях (2) Pb, мг/кг Cu, мг/кг Fe, мг/кг Cr, мг/кг Mn, мг/кг 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 Картофель 4,50 0,45 36,50 6,05 90,20 45,15 0,20 0,03 18,00 2,00 Морковь 4,30 0,40 34,45 4,00 81,00 42,00 0,05 0,02 16,15 0,95 Анализ полученных экспериментальных данных мы начинали с сравнения показателей предельно-допустимых концентраций (ПДК) в продовольственном сырье (таблица 3) с теми качественными показателями, которые были получены с помощью метода ААС. Таблица 3 ПДК тяжелых металлов и мышьяка в продовольственном сырье и пищевых продуктах, мг/кг (СанПиН 42-123-4089—86) Пищевые продукты растительного происхождения Элемент Свинец Медь Железо Хром Марганец Мышьяк овощи 0,5 5,0 0,2 0,2 Уровень содержания свинца, меди и хрома в моркови (2 ) не превышает значения ПДК. В картофеле (2 ), свинца и хрома также меньше, а вот содержание меди превышает ПДК. В овощах же (1 ) все показатели намного превышают значения ПДК. Наибольший интерес вызвало сравнение показателей 1 и 2 (таблица 2) между собой. Некоторые показатели имеют различие в десятки раз. Подробные данные, во сколько раз выше уровень содержания ТМ в опытных (1 ) и контрольных (2 ) образцах представлен в таблице 4. Таблица 4 Сравнительная характеристика содержания ТМ, выращенных в районе разреза и в с.Ажинское Свинец Медь Железо Хром Марганец Картофель В 10 В 6,0 В 1,9 В 6,6 В 9,0 Морковь В 11 В 8,6 В 1,9 В 2,5 В 17,0 Сравнительный анализ данных показал, что за более чем 25-летнее техногенное воздействие на окружающую среду в районе предприятия произошло массовое заражение территории токсикантами до очень высоких показателей. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Нами проанализированы данные, полученные экспериментальным путем химическим и физическим методами анализа о количественном содержании ТМ в картофеле и моркови, выращиваемых жителями Шарыповского района, чьи дачные участки находятся в центре промышленной зоны региона в сравнении с контрольными образцами овощей, выращенных на относительно экологически чистых землях. Как показали данные, уровень содержания ТМ в опытных образцах настолько высок по сравнению с контрольными пробами, что позволяет сделать вывод о серьёзном загрязнении экзогенными поллютантами территории. Мы полагаем, что загрязнение воздуха, воды, почвы и, конечно же, растений происходит не только вследствие попадания угольной пыли в атмосферу и почву, но и с продуктами сжигания угля на Березовской ГРЭС-1. Вывод. Происходит двойное техногенное воздействие от работы двух промышленных предприятий: Березовского угольного разреза и Березовской ГРЭС. Перспективы исследования . В дальнейшем можно определить: содержание и степень накопления других загрязнителей; эксперимент провести с использованием другого набора сырья; Рекомендации. Населению региона, по возможности приобретать приусадебные участки в удаленных от предприятий территориях. В противном случае, при употреблении в пищу выращенных овощей, будет происходить постепенное накопление токсикантов в организме, которое может привести к опасным заболеваниям. Администрации разреза необходимо усилить контроль над экологической безопасностью территории, разработать и начать осуществлять программу по восстановлению минерального равновесия почв промышленной зоны. В ней же отразить те мероприятия, которые будут направлены на переустройство системы угледобычи, т.е. изменение технологической цепочки, например, с помощью перспективного метода ожижения угля [4] непосредственно под землей. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Алхименко Р.В. Мониторинг экологического состояния пахотных почв в зоне техногенного воздействия Березовской-1 ГРЭС. 2. Артамонова С.Ю., Колмогоров Ю.П., Рапута В.Ф., Ярославцева Т.В. Влияние атмосферного загрязнения на экосистемы Нерюнгринского топливно-энергетического комплекса (Якутия) Материалы научных чтений. Новосибирск, 1997, 172 с. 3. Воривохина Н.М. Аккумуляция тяжелых металлов почвами и растениями под воздействием природных и техногенных факторов в районе угольного месторождения Каражира» Новосибирск, Наука, Сиб.отделение, 1999, 83 с. 4. Кузнецов Б. Н., Щипко М. Л., Кузнецова С. А., Тарабанько В. Е. Новые подходы в переработке твердого органического сырья, изд. ИХПОС СО РАН, Красноярск, 1991. 5. Методические рекомендации по проведению полевых и лабораторных исследований почв и растений при контроле загрязнения окружающей среды металлами, Под ред. Зырина Н. Г., Малахова С. Г., Гидрометеоиздат, Москва, 1981, 109 с. 6. Михайлуц А.П. Об экологической ситуации и ее влиянии на состояние здоровья населения Кемеровской области. Доклад на собрании Общественной палаты Кемеровской области 15 марта 2001 г. Проблемы региона. www.ineca.ru.