Спеціалізований екологічний стан території міста Маріуполь

/

ВСТУП

На сьогодні питання забруднення навколишнього середовища є дуже актуальним. Серед різних джерел, що забруднюють ґрунти й рослини важкими металами у місті Маріуполі , головними вважаються підприємства металургійної промисловості, насамперед кольорової, рудники по видобутку поліметалевих руд, теплові електростанції, автомобільний транспорт, засоби хімізації сільського господарства. Особливу категорію забруднювачів становлять осади міських стічних вод і відходів промислового виробництва, що містять поряд з потрібними рослинам речовинами велику кількість важких металів.

Вивченню важких металів у рослинах у цей час приділяється підвищена, але все ж таки недостатня увага. це обумовлене недооцінкою актуальності проблеми.

Для досягнення поставленої мети необхідно було виконати такі завдання :

· охарактеризувати природні умови території м Маріуполя, дати оцінку екологічного стану різних компонентів навколишнього природного середовища, які зазнають антропогенного впливу;

· узагальнити результати лабораторних досліджень з визначення осередків забруднення в ряді річкових басейнів;

· проаналізувати шляхи просторового розповсюдження вуглеводневого забруднення важкими металами в різних компонентах навколишнього природного середовища;

· запропонувати рекомендації щодо здійснення спостережень за екологічним станом територій, найбільш забруднених важкими металами.

Об'єкт дослідження - рослинна продукція (капуста та морква), що аналізувалася на вміст важких металів (Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Pb, Zn), ґрунт (чорнозем типовий середньогумусний), на якому вирощувалась дана продукція.

Предмет досліджень - закономірності накопичення важких металів у ґрунтах та рослинній продукції, в залежності від стійкості природних компонентів та ступеню забруднення території.

Основні методи: теоретичні та експерементальні дослідження. Аналітичні дослідження проводилися за методом атомно - абсорбційної спектрофотометрії.

Робота виконана за матеріалами наукової і науко-популярної літератури, довідкових та періодичних видань, фондовими матеріалами, наукових праць, нормативно-правових актів та особистих досліджень. Також були використані матеріали Маріупольської райдержадміністрації, Маріупольської екологічної інспекції. Лабораторні (аналітичні) дослідження зразків ґрунту та овочевої продукції були проведені в акредитованій лабораторії інструментальних методів дослідження Харківського Національного Університету ім. В.Н.Каразіна.

МОДУЛЬ 1 - СПЕЦІАЛІЗОВАНИЙ ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН ТЕРИТОРІЇ МІСТА МАРІУПОЛЬ

1.1 Оцінка ступеню забруднення території, що досліджується

1.1.1 Забруднення стаціонарними джерелами

Для міста Маріуполя характерний ' український ' тип забруднення, коли в періоди з температурною інверсією і циклональною погодою в приземному шарі повітря зосереджується основна маса промислових і транспортних забруднювачів атмосфери, . Шкідливий вплив загазованості і запиленості повітря на рослини, підсилюється частими ґрунтовими й атмосферними посухами.

Місто Маріуполь з майже 600-тисячним населенням має у селітебній зоні більше 50 великих підприємств, у тому числі два металургійних комбінати з повним металургійним циклом, коксохімічний завод, великий машинобудівний концерн та інші, на яких представлено приблизно 5000 стаціонарних джерел викидів шкідливих речовин.

Місто Маріуполь - найбільший індустріальний центр на півдні України. Територія міста складає 157, 6 кв. км . Близькість Донецького кам'яновугільного басейну, зручний морський та залізничний зв'язок з сировинно - видобувничими та топливно- добувичими районами обумовили розвиток міста як з одного з найбільших металургійних центрів країни. Поряд з металургією отримали розвиток машинобудування, промисловість будівничих матеріалів, виробництво товарів народного вживання. На долю металургійних комбінатів припадає близько 90% що виробляються в місті продукції. Найбільшими промисловими підприємствами у Маріуполі являються металургійні комбінати 'ім. Ілліча' та 'Азовсталь' , коксохімічний завод 'Маркохім', машинобудівне підприємство ' Азов '. Важливе значення в промисловій інфраструктурі Маріуполя займає Маріупольський торгівельний порт. В теперішній час це найбільший порт в Азовському морі. П'ятнадцять причалів порту приймають до грузо- переробки вугілля, метали, зерно, продовольчі та хімічні вантажі[27].

Основною екологічною проблемою Маріуполя являється високе забруднення атмосферного повітря викидами промислових підприємств. До 1990 року металургійними підприємствами міста виплавлялось 13 млн тон сталі в рік. Викиди в атмосферу від всіх підприємств міста становили 610 тис. тон в рік. К 1996 року у зв'язку з економічною кризою об'єм виробництва знизився і викиди в атмосферу склали 340 тис. тон у рік. У 1997році став помітний деякий ріст металургійного виробництва, викиди в атмосферу також трохи збільшились і склали 350 тис. тон. Основний вклад у загальне забруднення міста вносять підприємства чорної металургії - металургійні комбінати ім. Ілліча, “Азовсталь”, завод Маркохім, викиди яких складають 98% від загальноміських. По забрудненню повітряного басейну Маріуполь відноситься до самих неблагополучних міст Донецької області і всій України. Положення ускладнює дуже невдале розміщення металургійних підприємств на території міста. Більшість вітрів у бік міста збільшують його забруднення викидами комбінату ім. Ілліча , а комбінат ` Азовсталь ' і завод Маркохім розміщені у центральній частини міста. Дані багаторічних спостережень свідчать , що до 1990 року при повному навантаженню металургійних підприємств міста забруднення атмосферного повітря пилкою та газоподібними примішками перевищувало максимально допустимі концентрації ( ГДК ) , що було встановлено природно - захисним законодавством України , в 3 - 5 і більше раз. У теперішній час забруднення атмосфери шкідливими речовинами також перевищує допустимий рівень.

Основними джерелами забруднення є аглофабрики, доменні та мартенівські цехи, коксові батареї, відділення хімкрила коксохімічного заводу, механоскладальні цехи металургійних комбінатів.

Аналізуючи динаміку викидів забруднюючих речовин в атмосферу стаціонарними джерелами по місту (таблиця 1) за 2010 рік, слід відмітити, що сумарні викиди зменшились в порівнянні з 2009 роком - 18% усіх викидів по області. Валові викиди забруднюючих речовин від металургійних комбінатів' ім. Ілліча' та'Азовсталь' складають 96,1% від валових викидів по місту[27].

Таким чином високі рівні забруднення атмосферного повітря у Маріуполі зумовлені перш за все значними викидами металургійних комбінатів ім. Ілліча та `' Азовсталь `' , а також заводу `'Маркохім`'.

Таблиця 1.1 - Динаміка викидів забруднюючих речовин в атмосферу тис.т/міс у 2010 році [27].

Рисунок 1.1- Забруднені райони Маріуполя [27]

Найбільш гострою проблемою, пов'язаною з забрудненням повітря, є підвищення захворюваності людей. Спостерігається зниження стійкості до повітряно-краплинних інфекцій, підвищення імовірності ракових захворювань і порушень спадкового апарату, що призводить до підвищення частоти каліцтв і загальному погіршенню стану потомства. Економічний збиток складається з витрат на лікування хворих, утрат робочого часу і передчасної смертності.

За оцінками Інституту токсикології ім. Л. І. Ведмедя МЗ України, м. Київ, збиток здоров'ю населення Маріуполя істотно перевищує вартість усього металургійного комплексу разом з очисними спорудами. Генетичний моніторинг, проведений по Маріуполю, показав, що ушкодження спадкових структур статевих клітин, що обумовлено хімічним забрудненням, принаймні, у 2 - 3 рази перевищувало природний темп виникнення мутації. Зрозуміло, утрати здоров'я населення в грошах виміряються уже в другу чергу. Життя і здоров'я людей самі по собі є першорядними цінностями.

Однією з найважливіших проблем є очищення побутових та промислових стоків. Щорічно у водні об'єкти їх скидають 3,5 млрд.м.куб. Нажаль, існуючі методи забезпечують очищення стоків на 95-96%. Однак цього часто недостатньо. А підвищення ступеню очищення різко збільшує вартість очисних споруд. Із стічними водами в навколишнє середовище потрапляють тисячі тон органічних речовин, завислих речовин, а також багато фосфору, амонійного азоту, заліза.

Тверді побутові відходи з м. Маріуполя та прилеглих сіл вивозяться на сміттєзвалище, розташоване у 6 км від м. Маріуполя. Звалище паспортизоване [27].

1.1.2 Забруднення пересувними джерелами

Високий рівень розвитку промисловості і сільського господарства викликає необхідність функціонування транспортних зв'язків. На території міста Маріуполь склалася густа мережа шляхів сполучення, представлена залізничним, автомобільним, трубопровідним і повітряним транспортом.

Автотранспорт завжди був одним із найзначніших джерел забруднення атмосферного повітря. Його внесок у загальний обсяг викидів великих промислових міст і мегаполісів України з року на рік коливається в інтервалі від 40 до 60 відсотків. [3]

Слід зазначити, що основною причиною інтенсивного забруднення атмосфери автотранспортом є, головним чином експлуатація технічно застарілого автомобільного парку (за деякими оцінками, до 80%), низька якість паливно-мастильних матеріалів, аварійний стан доріг, зменшення кількості контрольно-регулювальних пунктів на підприємствах, невідпрацьовані режими швидкості дорожнього руху, особливо в містах. Особливо це стосується м. Маріуполя та його центральних районів. Схема забудови центральної частини міста, що створена за радіальним принципом, не розрахована на транспортні потоки в великому обсязі, відсутні необхідні лінії «зеленої хвилі», об'їзні маршрути, дорожні розв'язки, підземні пішохідні переходи. Стан доріг не відповідає існуючим нормативам. У результаті велика кількість автомобілів рухається через центральні райони міста з повільною швидкістю та з великою кількістю зупинок, що призводить до надмірного витрачання пального і є причиною понаднормової загазованості атмосферного повітря [28].

Зростає потік автотранспорту, який вже був в експлуатації тривалий час і має значну зношеність двигунів. Автомобільний парк області поповнюється в основному машинами імпортного виробництва, для яких характерні високий ступінь стиску і живлення паливом з високим октановим числом. Екологічний контроль палива, що використовується, проводиться в недостатніх обсягах. Кількість автотранспорту, що використовує для знешкодження вихлопних газів каталізатори, досить незначна.

Різко впала технічна оснащеність АТП, у тому числі контрольно-діагностичною апаратурою, внаслідок чого погіршився рівень організації відомчого екологічного контролю.

Атмосферне повітря переносить забруднення і в якості екологічного фактора впливає на значну частину території області.

Найважливішим видом транспорту за кількістю перевезень є залізничний транспорт.

Особливу небезпеку для навколишнього середовища міста Маріуполя представляють канцерогенні суміші відпрацьованих газів - важкі метали та їх сполуки, які накопичуються в ґрунтах , змиваються водою, абсорбуються рослинами, накопичуються в продуктах харчування. Важкі метали негативно впливають на організм людини та на цілі екосистеми.

Найбільше транспортне навантаження на довкілля спостерігається вздовж автомагістралей з інтенсивним рухом. При цьому спостерігається забруднення атмосферного повітря токсичними речовинами. Яке на відстані до 50 м часто перевищує ГДК. В атмосферне повітря надходять відпрацьовані і картерні гази та випаровування з паливної системи, які складаються із суміші більше як 200 речовин. Склад їх залежить від виду та якості пального, технічного складу двигуна, відрегульованості паливної апаратури, організації дорожнього руху, якості дорожнього покриття та інших факторів[3].

Встановлено , що важкі метали більш за все забруднюють рослини, які ростуть в придорожній зоні шириною 10 м біля основи насипу автомагістралі. Значне забруднення сільськогосподарських культур, які захищені від дороги насадженнями, розповсюджуються на поля та городи до 20 м , а якщо лісосмуги відсутні вздовж дороги - до 40 м.

Одним з негативних факторів, пов'язаних з масовим використанням автомобілів у сучасному світі, є зростаючий шкідливий вплив.

Джерелами викидів шкідливих речовин є відпрацьовані гази автомобільних двигунів, випаровування з системи живлення, підтікання палива і мастил у процесі роботи та обслуговування автомобілів, а також продукти зношення фрикційних накладок зчеплення, накладок гальмівних колодок, шин. Потрапляючи в атмосферу, водойми, грунт, шкідливі речовини, що викидаються автомобільним транспортом, негативно впливають на біосферу. Найбільшу небезпеку становить забруднення атмосфери відпрацьованими газами автомобільних двигунів.

Незважаючи на порівняно невелику кількість вихідних компонентів, що утворюються при роботі двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ), відпрацьовані гази містять більш як 200 різних сполук. Основні компоненти та їх вміст у відпрацьованих газах бензинових двигунів і дизелів наведені в таблиці 1.4. Зауважимо, що з наведених у таблиці компонентів азот, кисень, вода і діоксид вуглецю не є токсичними, а решта - токсичні.

В зв'язку з цим, необхідно зосередити зусилля на зменшенні негативного впливу на НПС від забруднення автотранспортом, тому необхідно запроваджувати такі заходи:

впровадження на автотранспортних засобах пристроїв для контролю за кількістю викидів в атмосферу;

забезпечення розвитку пасажирського електротранспорту;

будівництво об'їзних доріг для багатотоннажного перемішення транспорту;

поліпшення стану дорожнього полотна в населених пунктах;

зменшення використання етильованого бензину;

Для зменшення викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря пересувними джерелами забруднення автотранспорт переводиться на зріджений і стислий газ, з цією метою збудовано вісім заправочних станцій, планується будівництво ще декількох, поліпшується стан автомобільного полотна, постійно проводяться дорожньо - монтажні роботи.

Таблиця 1.2 - Компоненти відпрацьованих газів автомобільних двигунів[27]

Оцінивши об'єми шкідливих викидів у атмосферу від автомобілів, автомотелів, та помноживши середні показники для кожного з головних забруднювачів у вихлопах двигунів автобусів різних марок на число автобусів цього типу.

Щоб зменшити забруднення атмосферного повітря автотранспортом потрібно виконувати заходи щодо зниження токсичності викидів, знешкодження шкідливих речовин, поліпшення стану автомобільного сполучення, вдосконалення технології транспортування.

Таблиця1. 3 - Середні значення викидів забруднюючих речовин при прогріві двигунів, г/хв.

Негативний вплив автомобільних доріг та автотранспорту на навколишнє середовище виявляється у складній взаємодії ряду факторів, які можна поділити на дві групи: дорожні і транспортні. До дорожніх відносять такі: заняття під будівництво автомобільної дороги та її споруд земельних угідь, порушення єдності та цілісності природного комплексу, зміна природних комплексів і рельєфу у період будівництва.

До транспортних факторів належать шум і загазованість повітряного басейну, що виникають внаслідок руху автомобільного транспорту, забруднення прилеглої до дороги смуги шкідливими речовинами, що містяться у відпрацьованих газах автомобілів.

Вплив будівництва дороги на придорожню смугу спричиняє порушення нормальних умов життя тваринного світу, особливо у заповідниках; порушення природної системи поверхневого та підземного водовідводу; забруднення придорожньої смуги.

Метали, які викидаються автомобілями з відпрацьованими газами, негативно впливають на процеси ґрунтоутворення, на розвиток рослин, тварин, що мешкають у придорожній смузі, а через рослинні продукти живлення і на людину.

При порівняно невеликих строках експлуатації доріг забруднення ґрунтів можна визначити тільки за вмістом в них цинку. Свинець і хром зменшують загальну кількість мікроорганізмів у ґрунтовому агарі, зменшують швидкість їх розмноження. Хром токсичніший, ніж свинець, для ґрунтового мікробіоценозу.

Негативний вплив металів змінюється залежно від механічного складу ґрунтів. Свинець, наприклад, активніше діє на піщаних ґрунтах, ніж на глинистих. Вплив важких металів на рослинність проявляється у зменшенні або збільшенні врожайності, зміни вегетаційного періоду рослин, різних захворюваннях.

Серед металів, що забруднюють придорожню смугу, найбільш токсичний свинець. За останні роки під впливом кислотних дощів, половина яких утворюється внаслідок відпрацьованих газів автомобільного транспорту. Прискорилися процеси пошкодження та загибелі лісів[21].

Зростання викидів та нагромадження шкідливих речовин у природних комплексах дуже небезпечне для рослин, тварин та людей.

1.1.3 Забруднення іншими джерелами

Забруднення території міста токсичними та побутовими відходами.

Згідно з державною статистичною звітністю за формою № 1 (токсичні відходи), у 2003 р. в місті утворилося 5,6 тис. тонн токсичних відходів[28].

Виходячи з того, що в процесі промислового виробництва утворюються відходи різних класів небезпеки, для порівняльного аналізу та рангування адміністративних одиниць за обсягами утворення відходів та їх накопичення було використано комплексний показник загального утворення відходів (П_зув) всіх класів небезпеки:

П_зув= 5000*М₁+500*М₂+50*М₃+М₄ (1.2)

де М_1, М₂, М₃, М₄ - умовні одиниці, значення яких дорівнюють кількості утворених/накопичених відходів за класами небезпеки (1, 2, 3 та 4 відповідно) [3]. Розмірність П_зув - тонн/рік.

За показником зведеної щільності утворення токсичних відходів у найгіршому стані - Ільічівський район міста .

Впродовж 2009 р. найбільшу кількість токсичних відходів за комплексним показником було утворено на підприємстві ММК 'Азовсталь', та ММК 'ім. Ілліча'

Номенклатура утворення різноманітних промислових відходів обумовлена галузевою структурою промисловості області, до складу якої входять електроенергетична, машинобудівна, металообробна, цементна та харчова промисловості. На цей час зареєстровано 469 видів відходів з визначеними хімічним складом та фізичними властивостями, у тому числі для 130 видів відходів визначено підприємства (виробництва) щодо їх утилізації.

Підприємства області неспроможні використати або знешкодити всю кількість відходів 1 та 2 класів небезпеки, що утворюється за рік. Так, для 32 визначених відходів 1 класу, які утворюються на підприємствах області, тільки для шести визначено підприємства або виробництва з їх утилізації. Для токсичних відходів 1 та 2 класів небезпеки в області не визначено місця їх безпечного поховання.

В місті існує 2 відомчих полігонів промислових відходів, які займають площу 7 га. Протягом 2003 року на вказані діючі полігони було видалено 57 тис. тонн відходів. Основною екологічною проблемою наявних полігонів є відсутність моніторингу стану підземних та поверхневих вод в місцях їх розташування.

На виконання Загальнодержавної програми поводження з токсичними відходами протягом 2009 року в області проводився комплекс заходів щодо організації безпечного поводження з токсичними відходами.

Ситуація в сфері поводження з відходами в місті з кожним роком ускладнюється. Якщо раніше найбільші обсяги відходів утворювалися на державних підприємствах-велетнях, які знаходилися під жорстким контролем відповідних екологічних, санітарних, прокурорських та інших служб, і на цих підприємствах щорічно розроблялися і виконувалися плани та природоохоронні заходи щодо зниження відходів, проводилося лімітування, то на сьогодні ситуація змінилася.

У зв'язку з бурхливим і не завжди підконтрольним розвитком сфери приватного бізнесу - торгівлі, медицини, побутової хімії - зростання відходів, що утворюються при цьому, набуває помітного значення. Очевидно, що в подальшому необхідно звернути увагу на цю проблему.

Тверді побутові відходи (ТПВ) є одним із небезпечних джерел забруднення, перш за все бактеріологічного, поверхні землі, поверхневих і підземних водних ресурсів та атмосфери. Забруднення ґрунтів внаслідок розміщення ТПВ є одним з основних джерел інфекційних захворювань людини[3].

Із загальної кількості полігонів твердих побутових відходів можна охарактеризувати як критичний. Вони знаходяться в таких гідрогеологічних умовах, що за відсутності вчасно розроблених та впроваджених заходів з локалізації впливу інфільтрату та забрудненого поверхневого стоку найближчим часом будуть збільшуватися масштаби забруднення підземних вод.

На більшості полігонів відсутні паспорти, не ведеться або тільки розпочато облік відходів. На багатьох полігонах разом з ТПВ накопичуються і промислові відходи, виходячи з офіційно дозволеного за санітарно-гігієнічними нормами прийому на розміщення відходів 3 та 4 класів небезпеки.

Однак фактично справи значно гірші. Тверді побутові відходи утворюються всюди, де живе людина. В тих населених пунктах, де відсутня централізована система збору та вивозу твердих побутових відходів, населення вивозить сміття та інші продукти життєдіяльності на несанкціоновані звалища ТПВ, які стихійно утворюються в багатьох населених пунктах, в тому числі в містах обласного підпорядкування, періодично ліквідуються та утворюються на новому місці.

1.2 Визначення природно-техногенного (екологічного ризику) території що досліджується

1.2.1 Метеорологічний потенціал

Клімат Маріуполя помірно континентальний, з тривалою, але не суворою зимою, з помірно теплим, іноді печенею влітку. Відповідно до географічного положення територія Маріуполя протягом року одержує значну кількість сонячної радіації. Фізичною основою формування мікроклімату міста є особливості в змінах складових теплового балансу.

Клімат Азовського моря значно впливають навколишні його степові простори Південної України, Передкавказзя і Криму з їх досить сухим кліматом. У Приазов'ї середні температури липня коливаються від + 22 до + 24 °С, температури січня від 0 до +6 ⁰С[6].

Восени збільшується імовірність випадання опадів, однак їх кількість у порівнянні з літнім періодом зменшується і складає 124 мм. Зменшується і кількість злив, починають переважати опади у вигляді мряки та дощів. Наприкінці осені опади можуть випадати у вигляді снігу.

У Маріуполі протягом року домінують вітри східного, південно-східного напрямків. Це сприяє розповсюдженню забруднюючих речовин, що надходять у атмосферне повітря міста від стаціонарних та пересувних джерел забруднення у західні райони міста протягом року.

Рисунок 1.3 - Середньорічна «роза вітрів»[6]

Проаналізувавши кліматичні умови, можемо розрахувати метеорологічний потенціал атмосферного повітря, що характеризує переважання процесів накопичення або розсіювання протягом року на території Маріуполя і визначається за формулою (1.1):

Розрахунок метеорологічного потенціалу атмосфери здійснювали за формулою (1.1) :

К_м = (Р_ш + Р_т)/(Р_о + Р_в), (1.1)

Де К_м - метеорологічний потенціал атмосфери;

Р_ш - повторюваність днів з швидкістю вітру 0-1 м/с, %;

Р_т - повторюваність днів з туманами, %;

Р_о - повторюваність днів з опадами 0.5 мм і більше, %;

Р_в - повторюваність днів з швидкістю вітру 6 м і більше, %;

Для міста Маріуполя та його околиць: Р_ш - 25 днів, тобто 6,84%, Р_т - 45 днів (12,3%), Р_о - 30 дня (8,21%), Р_в - 102 дня (27,9%). Метеорологічний потенціал для цієї території становить:

К_м = (6,84 + 12,3)/(8,21 + 27,9) = 0.52.

Такі показники використовуються тому, що саме вони можуть адекватно оцінити спроможність атмосфери самоочищуватись. Ті параметри, що стоять у чисельнику погіршують екологічну ситуацію, а ті, що в знаменнику -покращують.

В цілому, з екологічної точки зору, кліматичні умови міста Маріуполя сприятливі. Але під впливом антропогенної діяльності у навколишньому середовищі створюються особливі мікрокліматичні умови, які відрізняють клімат урбанізованої території від природного (внаслідок забруднення атмосфери пилом і газами відбувається послаблення прямої сонячної радіації (на 10-17%), особливо її ультрафіолетової, найбільш біологічно активної частини; а також відбувається підвищення вмісту вуглекислого газу в атмосфері, що сприяє поступовому підвищенню температури повітря).

Таким чином, на території Маріуполя та його околиць значення метеорологічного потенціалу атмосфери сприяє процесам самоочищення атмосферного повітря від забруднюючих речовин.

1.2.2 Стійкість водних об'єктів

У результаті виробничої діяльності нафтогазовидобувних та переробних підприємств відбувається також забруднення поверхневих і підземних вод.

Вуглеводневе забруднення води водних об'єктів може призводити до: порушення газо- та водообміну між атмосферою і поверхнею води; зміни температурного режиму вод; пригнічення та загибелі водних організмів внаслідок отруєння; появи неприємного запаху і смаку води, погіршання смакової якості риби; злипання пір'я у водоплавних птахів; розчинення жиру на поверхні шкіри тварин, що призводить до їх загибелі від переохолодження[1].

Бурові розчини, що потрапляють до водних об'єктів можуть порушувати екологічну рівновагу та створювати загрозу для водних організмів.

Вуглеводневе забруднення води водних об'єктів впливає на інтенсивність процесів самоочищення і залежить від багатьох чинників: хімічного складу нафтопродуктів (вмісту ароматичних та поліциклічних вуглеводнів); кількості нафтопродуктів; леткості компонентів (леткі фракції з t⁰ кип. <200⁰ С - високотоксичні, але швидко випаровуються); питомої густини;стійкості.

Для визначення здатності поверхневих водойм до самоочищення використовуємо стійкість водних об'єктів, що розраховується за формулою [1]:

(1.2)

де, В - стійкість поверхневих водойм до антропогенного навантаження;

Б - біотична складова стійкості;

h - коефіцієнт стоку.

Рівень кольоровості води в основному зумовлений концентрацією гумінових і фульвокислот. Вони здебільшого надходять до водних об'єктів шляхом виносу з ґрунтів. Концентрація їх пропорційна збільшенню кольоровості води. Отже, температурний режим і кольоровість води суттєво впливають на біотичну складову потенціалу стійкості водних об'єктів.

Біотичну складову стійкості поверхневих водоймищ визначаємо за формулою:

(1.3)

де А - кількість днів протягом року з температурою води понад 16?С;

J - індекс кольоровості води.

Висота шару стоку (y) - це висота прошарку води, який отримаємо якщо об'єм стоку води за рік рівномірно розподілити на усю площу басейну. Вона визначається за формулою(1.4):

y = W / F * 10⁶ (1.4)

де, W - сумарний багаторічний об'єм стоку, м³;

F - площа басейну річки в межах території дослідження, км².

Сумарний багаторічний стік - це об'єм води, що протікає через створ річки за певний проміжок часу.

W = Q * T, (1.5)

Де, Q - середні багаторічні витрати води, м³/с;

Т - час за рік, 31.54 * 10⁶ с.

Розрахунок стійкості буде проведено для річки Кальміус ,середні багаторічні витрати води для якої становлять 8,25 м³/с .

W = 8,25 * 31.54 * 10⁶ = 260,2 * 10⁶ м³/с

Площа басейну р. Кальміус становить 5070 км².

y = 260 * 10⁶ / 5070 * 10⁶ = 0,051 = 51 мм

Середня кількість опадів, що випадає на території міста та його околиць, за даними обласного центру з гідрометеорології становить 567 мм.

k = 51 / 567 = 0.08

Використовуючи ці показники розраховуємо природний потенціал самоочищення поверхневих вод до антропогенного навантаження:

Б = (230/365)*1 =0.63.

Помножуючи біотичну складову стійкості на коефіцієнт стоку, отримуємо стійкість р. Кальміус до антропогенного навантаження:

В = 0.63 * 0.08 = 0.05

Таким чином, в межах міста Маріуполь та його околиць р. Кальміус має високу природну здатність до самовідновлення.

1.2.3 Стійкість ґрунтів міста Маріуполя та його околиць

Отже, важливим фактором збереження ґрунтів є їх стійкість. Вона характеризує властивість ґрунтів зберігати нормальне функціонування і структуру незалежно від різноманітних фізичних, хімічних та біологічних впливів.

Внаслідок інтенсивного господарського використання земельним ресурсам Маріуполя та його околиць завдано відчутного збитку в результаті відчуження родючих земель, розробки корисних копалин, затоплення і підтоплення водоймищами, меліоративних заходів і недосконалості застосовуваної агротехніки, що не враховує екологічних вимог. Такі проблеми як дегумифікація, ерозія, дефляція, забруднення ґрунтів пестицидами та ядохімікатами широко поширені на території області[2].

Внаслідок сконцентрованості великих нафтогазовидобувних та переробних підприємств на території Маріуполя виникла гостра проблема забруднення ґрунтів вуглеводнями[8].

Погіршення стану ґрунтів відбувається внаслідок несанкціонованого розміщення відходів, через випадки забруднення земель нафтопродуктами. У 2003 р. на території області зафіксовані два випадки аварійного забруднення земель внаслідок самовільної врізки до конденсатопроводу.

Стосовно ступеню зволоження, то найбільшою стійкістю характеризуються природні комплекси, що мають нормальне зволоження, тобто свіжі та вологі місця. При зміні вологості як у сторону її збільшення, так і у сторону зниження стійкість природних комплексів знижується. Відбувається це внаслідок зменшення складності структури фітоценозу та погіршення для рослин водного та повітряного режимів ґрунту. [2]

Стійкість ґрунтів до забруднення - властивість ґрунтів зберігати нормальне функціонування і структуру під впливом різноманітних фізичних, хімічних і біологічних чинників[17]. Стійкість переважно визначається в залежності від крутизни схилів; кам'янистості; питомого опору; структурності; механічного складу ґрунтів; типу водного режиму; вмісту гумусу; кислотності ґрунтів; залісненості території; ємності поглинання; інтенсивності біогенного кругообігу; господарської освоєності земель.

Для визначення стійкості ґрунтів були обрані лучні середньосуглинкові середньоглибокі ґрунти. Це пов'язано з тим, що саме ці ґрунти є одним з об'єктів дослідження роботи, незважаючи на незначну площу, яку вони займають мають велику роль для супераквальних ландшафтів і процес їх відновлення внаслідок антропогенного порушення надзвичайно складний і повільний[2].

Стійкість ґрунтів до антропогенного навантаження залежить від багатьох чинників, головними з яких є крутизна схилів, кам'янистість, питомий опір, механічний склад ґрунтів, залісненість території, ємність поглинання, інтенсивність біогенного кругообігу та господарська освоєність земель. Стійкість ґрунтів визначається за формулою[17]:

(1.6)

деС - оцінка стійкості земельної ділянки до техногенного впливу, %;

с - бали по кожному показнику;

Q - максимально можлива сума балів (у нашому дослідження 53)

Таблиця 1. 4 - Значення показників стійкості, бали [16]

Розрахунки показали наступне:

С = 100*(3+4+3+2+0+2+3+3+3+1+1+3)/50 = 3000/50 = 60 %.

За класифiкацiєю екологічної стiйкостi грунтiв до забруднення , можна зробити висновок, що ґрунти Марiуполя та його околиць за узагальненою оцінкою відносяться до середньостійких[17].

1.2.4 Біотичний потенціал

Рослинність Приазов'я дуже різноманітна. До зональної рослинності відносяться типчакові - ковилові степи, а також степові чагарники та псамофіті ( піщані ) різнотравно - типчаково - ковилові степи. Типчаково - ковилові степи збереглися на схилах балок, ярів. Домінують в рослинному покриві щільно кущові злаки, а саме - види ковилів ( українська, Лесінга, волосиста, костриця васіліська, калерія гребінчаста ). На схилах балок, степових подах та уздовж берега річки Кальміус зустрічаються чагарникові зарості терену степового, бобчука, видів шипшини тощо[21].

На вапнякових відслоненнях сформувалась своєрідна рослинність, що розташовується мозаїчно по схилах балок, ярів, або річок. Значні площі займає синантропна рослинність, яку утворюють рослини, життя яких пов'язане з діяльністю людини. Але найбільшу площу в районі займають агрофітоценози, які розташовані на місці розораних степів. Вони представлені полями, садами, городами, лісовими смугами.

Територіальний аспект біотичного потенціалу можна деякою мірою дослідити за допомогою гідротермічного потенціалу продуктивності фітомаси (K_р). За методикою В. А. Барановського для території м. Маріуполя та його околиць було розраховано K_р [21]:

(1.7)

деW - середньорічне продуктивне зволоження, мм;

Р - середній річний радіаційний баланс, ккал/см² в рік;

Т_в - період вегетації, декади.

Для міста Маріуполя K_р було розраховано, виходячи з наступних даних:

W=440 мм в рік;

Р=39,4 ккал/см² в рік;

Т_в =16 декад.

Отже, гідротермічний потенціал продуктивності фітомаси для Маріуполя становить [21]:

K_р корелює з фактичним приростом фітомаси в різних типах ландшафтів ця залежність має лінійний характер [21]:

(1.8)

деx - значення K_р;

y - приріст фітомаси даної екосистеми.

Фактичний приріст фітомаси для степового ландшафту Маріупольського району становить :

Отримані значення гідротермічного потенціалу продуктивності фітомаси - 4,96 та фактичного приросту фітомаси - 109,04 є типовими для Степового ландшафту, до якого і належить місто Маріуполь . Проте, внаслідок антропогенного, техногенного та рекреаційного впливу частина знаходиться в незадовільному санітарному стані. Антропогенний вплив на степ призводить до зміни вікової та породної структури насаджень, їхнього санітарного стану та стійкості, співвідношення і насаджень, що вирощуються з степових культур . Більша частина площі тепових культур, особливого на степових ділянках району, створена на землях, що не використовуються в сільському господарстві, раніше безлісих, переданих для залісення в держлісфонд. Все вище перераховане, в свою чергу безпосередньо впливає на значення біотичного потенціалу. Оскільки, чим вище біологічна розмаїтість рослинного світу, тим більше значення біотичного потенціалу.

Таким чином, першочергові заходи, які необхідно провести на території Маріуполя та його околиць для підвищення біотичного потенціалу є збереження та охорона рослинного світу лісових та степових ділянок ландшафту;. Також необхідне проведення заходів по боротьбі з несприятливими процесами та явищами: садіння дерев і кущів на пісках, садіння полезахисних лісових смуг, садіння захисних насаджень на ярах.

Охорона окремих видів рослин і тварин - найважливіша складова частина охорони навколишнього середовища. Важко відділити охорону рослин і тварин або, в широкому розумінні, генофонду природної флори й фауни, від проблем охорони довкілля.

1.2.5 Несприятливі природно - антропогенні процеси

На стан навколишнього природного середовища впливають як природні, так і антропогенні фактори, в результаті впливу яких порушується стан природних компонентів. Такі порушення викликають погіршення екологічної ситуації та становлять загрозу для життя та здоров'я населення. Найбільш негативний вплив на екологічний стан району чинять такі несприятливі природно - антропогенні процеси та явища як, ерозія (водна та вітрова), зсуви, підтоплення території. Таким чином високі рівні забруднення атмосферного повітря у Маріуполі зумовлені перш за все значними викидами металургійних комбінатів ім. Ілліча та `' Азовсталь `' , а також заводу `'Маркохім`'[27].

На території району набула великого поширення водна та вітрова ерозія, зокрема це характерно для крутих схилів балок, ярів, річкових долин (р.Кальміус ,р.Кальчик та інші). Розораність земель Маріупольського району становить 51,2 %, що є нижчим за середнє її значення по області - 60 %. Ступінь еродованості с/г угідь району складає 82 %, а еродованість ріллі досягла 42 %, річний змив ґрунтів досягає 18,0 т/га (табл. 1.5) .

До основних техногенних факторів появи зсувів віднесено:

· перевантаження схилів будівлями і спорудами;

· підрізка і оранка схилів, що призводить до порушення їх стійкості;

· динамічні навантаженя вздовж доріг, які викликають вібрацію схилів та провокують зародження зсувів.

Забруднення ґрунтів відбувається різним шляхами, надходження забруднювачів з: атмосферними опадами, з ґрунтовими водами, внаслідок хімізації сільського і лісового господарства, за рахунок комунальних стоків, відвалів, звалищ будівельного сміття і т.д.

У зв'язку з особливостями геологічної будови території та зі збільшенням техногенного навантаження на компоненти природи, до найбільш небезпечних екзогенних геологічних процесів в районі відносять зсуви, підтоплення і заболоченя. З підвищенням рівня ґрунтових вод пов'язана активізація зсувних процесів. Основними причинами підтоплення є: розташування населених пунктів на понижених ділянках місцевості, в заплавах річок, на рівнинних ділянках зі слабким природним стоком; та техногенні причини: порушення умов стоку поверхневих вод в результаті замулення русел річок, засипання природних елементів стоку, будівництво дамб, гідротехнічних споруд та інше [3].

Таблиця1. 5 - Характеристика ерозійно-небезпечних земель господарств Маріуполя та його околиць [3]

Важливим напрямком зменшення інтенсивності розвитку ерозійних процесів, подальшої деградації агроландшафтів і ґрунтового покриву є виведення з обробітку малопродуктивних ерозійно небезпечних земель, за рахунок середньо - та сильноеродованих і інших деградованих і малопродуктивних ґрунтів під кормові угіддя, лісонасадження та тимчасову консервацію. В умовах Маріупольського району необхідно зменшити площу ріллі на 29 % .

В цілому існує нагальна необхідність виведення з сільськогосподарського використання малопродуктивних земель та використання їх під пасовища, заліснення, інтенсивне травосіяння і сіножаті. З метою захисту ґрунтів від ерозії і підвищення їх родючості необхідно проводити комплекс фітомеліоративних заходів, а саме, залуження. Таким чином ґрунтовий покрив Маріупольського району потребує комплексу меліоративних заходів по відтворенню, підвищенню і охороні родючості ґрунтів[3].

Окрім еродованості ґрунтів, не менш поширеними є такі несприятливі геологічні процеси, як підтоплення території та зсуви. [24]

Підтоплення являє собою багатофакторний процес. В межах міської і промислової забудови м. Маріуполя - район залізничного вокзалу формування ділянок підтоплення відбувається в результаті дій таких техногенних факторів:

- витоків води з комунікацій;

- порушення стоку ґрунтових і поверхневих вод;

- конденсація вологи поблизу фундаментів і під асфальтовим покриттям;

- накопичення атмосферних опадів у будівельних котлованах і виїмках.

У результаті замулювання річок і відповідного зниження їхньої дренажної спроможності на території району підтоплена велика кількість сільських населених пунктів розташованих на заплавах і перших надзаплавних терасах, а також значні площі сільськогосподарських угідь (27 % від загальної площі району). Важливим фактором підтоплення є будівництво ставків і водоймищ, яке проводиться без достатнього інженерно - геологічного обґрунтування і прогнозу. Зараз в районі у підтопленному стані знаходиться більше 5 тис.га забудованих територій (35%). Підтоплення ґрунтовими водами території Маріупольського району є однією з причин погіршення екологічного і санітарного стану, умов експлуатації житлового фонду та інженерних мереж забудованих територій.

Досить значні порушення ґрунтового покриву внаслідок таких поширених на території району процесів, як зсуви. У місті Маріуполі такі процеси відбуваються майже в усіх прибережних районів. Основними типами зсувів на території району є зсуви видавлення та зсуви течії. В районі нараховується 18 зсувних ділянок, серед яких 5 - активні. Основними факторами утворення зсувів є: рельєф (крутизна схилів), геологічна будова, гідрокліматичні особливості (характер і кількість опадів, модуль стоку та інші) та інженерно - господарська діяльність людини.

На території району має місце і заболочування ґрунтів - біля річки Кальміус та Кальчик, що складає 3,1 % від загальної площі району. Внаслідок підйому рівня ґрунтових вод, в селищах вода заливає льохи, стан питної води значно погіршується.

Мають місце також такі процеси, як періодичне затоплення територій, засолення ґрунтів, але у досить незначній мірі.

Забруднення ґрунтів відбувається різним шляхами, надходження забруднювачів з: атмосферними опадами, з ґрунтовими водами, внаслідок хімізації сільського і лісового господарства, за рахунок комунальних стоків, відвалів, звалищ будівельного сміття і т.д.

Аналіз стану природно-техногенної безпеки Маріуполя підтверджує, що зсувні процеси та підтоплення території ґрунтовими водами є найбільш небезпечними фізико-географічними процесами, що загрожують життєдіяльності населення.

Зважаючи на все вище сказане, на території Маріупольского району необхідно провести комплекс заходів спрямованих на ліквідацію несприятливих природно - антропогенних процесів.

1.3 Еколого-економічна оцінка витрат на захист, стабілізацію та оздоровлення території (об'єкту) міста Маріуполь та його околиць

рослинний забруднення природний ґрунт

1.3.1 Оцінка економічної та екологічної ефективності природоохоронних заходів

Територія міста Маріуполя потерпає від антропогенного тиску, основними джерелами забруднення компонентів довкілля району є автотранспорт та стаціонарні джерела забруднення. Якщо викиди автотранспорту з року в рік зростають через постійне збільшення автомобільного парку та підвищення строку їх експлуатації, то викиди та скиди стаціонарних джерел забруднення знижуються в останні роки.

Простеживши зміну у динаміці обсягів викидів найбільш шкідливих речовин (оксид азоту, оксид вуглецю, сірки діоксид) до атмосфери промисловими підприємствами міста Маріуполя з 2004 по 2010 рр., необхідно відмітити, що найбільше забруднення атмосферного повітря відмічалося у 2004 - 2005 рр. (522,55; 530,37; 480,9 тонн відповідно). Загалом спостерігається подальше зменшення обсягів викидів [27]. Зменшення викидів стаціонарними джерелами забруднення обумовлено зменшенням обсягів роботи потужних промислових підприємств та пов'язано з впровадженням природоохоронних заходів спрямованих на охорону та покращення екологічного стану території.

Ефективність природоохоронних заходів доцільно розрахувати згідно з Тимчасовою типовою методикою визначення економічної ефективності здійснення природоохоронних заходів і оцінка економічного збитку, нанесеного народному господарству забрудненням навколишнього середовища [4].

Економічна ефективність природоохоронних заходів визначається шляхом встановлення загальної та порівняльної економічної ефективності природоохоронних витрат та чистого економічного ефекту природоохоронних заходів. В якості додаткових до показників загальної економічної ефективності природоохоронних витрат використовуються показники їх екологічної та соціальної ефективності.

Екологічна ефективність природоохоронних витрат визначається шляхом віднесення величин екологічних результатів до затрат, що викликані ними. Екологічні результати розраховуються за різницею показників негативного впливу на навколишнє природне середовище і за різницею показників стану навколишнього середовища до та після проведення заходів.

До природоохоронних заходів відносяться всі види господарської діяльності, спрямовані на зниження і ліквідацію негативного антропогенного впливу на навколишнє природне середовище, збереження, покращення і раціональне використання природно-ресурсного потенціалу країни. На території міста Маріуполя здійснюють наступні природоохоронні заходи:

Ш уловлювання та знешкодження шкідливих речовин, які забруднюють атмосферне повітря;

Ш очищення стічних вод;

Ш утилізація і знешкодження відходів виробництва та побутових відходів;

Ш охорона та збереження природно-заповідного фонду.

Для розрахунку екологічної ефективності застосування природоохоронних заходів на території Маріуполя використано дані обласного управління статистики за 2009 - 2010 рр[4]..

Для розрахунку екологічної ефективності природоохоронних заходів використовують формулу (1.12):

(1.9)

Де ДВ - зниження обсягів забруднення навколишнього середовища, т

В₁ - обсяги забруднення до впровадження заходів, т

В₂ - обсяги забруднення після впровадження заходів, т

С - річні експлуатаційні витрати на утримання та обслуговування

основних фондів природоохоронного характеру, що викликали екологічний ефект, грн.

К - капітальні вкладення в ці фонди, грн.

Е_н - нормативний коефіцієнт економічної ефективності капітальних вкладень природоохоронного характеру. Е_н = 0,12.

У 2010 р. витрати на проведення природоохоронних заходів становили 55000 грн. [4].

До впровадження природоохоронних заходів, спрямованих на охорону атмосферного повітря, у 2009 р., обсяги викидів складали - 337,500 т, після впровадження заходів, у 2010 р., обсяги викидів склали - 333,700 [27].

Розрахуємо екологічну ефективність природоохоронних заходів, спрямованих на охорону атмосферного повітря:

Результат розрахунку свідчить про те, що 1 гривня витрачена на покращення стану атмосферного повітря в Маріуполі забезпечує зниження викидів на 6,9 кг в рік.

Такі показники екологічної ефективності є незадовільними. Заходи по зниженню викидів забруднюючих речовин в атмосферне повітря, що здійснюють підприємства, установи, організації, не забезпечують високого рівня екологічної ефективності. Тобто зниження викидів є досить незначним та не призведе до помітних позитивних змін у навколишньому середовищі.

1.3.2 Економічний збиток від забруднення навколишнього природного середовища

Забруднення середовища може негативно впливати на реципієнтів, що виявляється в підвищенні захворюваності населення, зниженні їх працездатності, погіршенні умов життя населення, прискореному зношуванні техніки.

Забруднення навколишнього середовища призводить до виникнення двох видів затрат у народному господарстві: витрат на попередження впливу забруднюючого середовища на реципієнтів (коли таке попередження частково чи повністю технічно можливе) і витрат, що викликані впливом на них забруднюючого середовища. Останні виникають, коли повне попередження такого впливу неможливе чи якщо витрати на повне попередження впливу виявляються більшими, ніж сума витрат обох типів при частковому запобіганні впливу забрудненого середовища на людину та інші об'єкти. Оскільки при викидах забруднень в навколишнє середовище подібні ситуації виникають досить часто, вказані витрати зазвичай виникають одночасно [4].

Екодеструктивні зміни в довкіллі спричиняють негативні процеси в економічних системах. Ці процеси, що призводять до виникнення економічних збитків нерозривно пов'язані з екологічними збитками. Економічний збиток від порушення природного середовища (еколого-економічний збиток) визначається суспільно необхідними витратами, що виникають внаслідок екодеструктивного впливу. Фактично, збиток характеризує зміну інтегральної еколого-економічної оцінки (збільшення витратної оцінки чи зменшення результатної) комплексу природних факторів (екосистеми) або якогось природного блага внаслідок погіршення його стану. Дія еколого-економічного збитку втілюється через погіршення економічного стану конкретних суб'єктів господарювання: в одному випадку зростають витрати отримання ними певних господарських результатів (доходу, прибутку), в іншому випадку знижується вигідність (ефективність) виробничої діяльності, тобто за тих самих витрат рівень доходу падає. Таким чином, під економічним збитком від порушення природного середовища слід розуміти виражені у вартісній формі фактичні і можливі втрати, заподіяні економічним суб'єктам внаслідок екодеструктивного впливу, а також додаткові витрати на компенсацію цих збитків [4].

Збитки виникають внаслідок:

Зміни кількості та якості природних ресурсів та(або) інших зовнішніх умов технологічних процесів і як наслідок - зменшення обсягів використання природних факторів у виробництві - екологічні збитки.

Погіршення здоров'я фізичних осіб (громадян) при забрудненні навколишнього природного середовища чи інших несприятливих змін його стану - соціальні збитки.

Наявністю витрат на запобігання та ліквідацію негативних наслідків - економічні збитки. Економічні збитки складають екологічні витрати виробника.

На сьогодні економічний та екологічний збитки окремо не розглядають і об'єднують в еколого-економічні збитки. Процес формування еколого-економічних збитків є складним явищем, до якого не можна підходити з позицій простого підсумування можливих наслідків.

Економічна оцінка збитку, що спричиняється річними викидами забруднень в атмосферне повітря, для окремого джерела визначається за формулою (1.13) [4]:

(1.10)

деЗ_б -оцінка збиту, грн./рік;

г - множник, числове значення якого дорівнює 400 грн./умов. т;

у - показник, значення якого визначається різними типами території, що забруднюється;

? - показник, який залежить від висоти джерела забруднення атмосфери і різниці температур викиду в гирлі джерела та навколишнього повітря;

М - приведена маса річного викиду забруднень з джерела, величина якої визначається за формулою (1.11) [4]:

(1.11)

деm_i - маса забруднюючої речовини i-го виду, т/рік;

A_i - показник відносної агресивності забруднюючої речовини

i-го виду, умов. т/т.

В таблиці 1.6 наведено дані для розрахунку збитків від забруднення атмосферного повітря міста Маріуполя. Дані в таблиці приведені на підставі матеріалів Головного Управління статистики в Донецькій області за 2008 рік.

Таблиця 1.6 - Вихідні дані для розрахунку збитків від забруднення атмосферного повітря міста Маріуполя [27]

Проведемо розрахунок приведеної маси річного викиду забруднюючих речовин:

За наведеною вище формулою розрахуємо збиток від забруднення атмосферного повітря міста Маріуполя. Для цього визначимо за тимчасовою типовою методикою показник у та ? для Маріуполя, оскільки чисельність населення становить 490,000 чоловік, то у=490,000 /35000=14. Показник ? дорівнює 0,85, тому що на території Маріуполя переважають підприємства, які мають висоту труб не більше 80 м і різниця температури між викидами та навколишнім середовищем не більше 50 °C.

Таким чином, збиток від забруднення атмосферного повітря на території Маріуполя становить 13,335 тис. грн/рік.

Для компенсації збитків та фінансування природоохоронних заходів запроваджено систему збору платежів за викиди та скиди.

Посилання на відсутність фінансів не є прийнятними, оскільки в обласних бюджетах кожного року плануються чималі кошти на екологічні справи. Але витрачаються вони на різні потреби, які часто не мають відношення до покращення екологічного стану довкілля.

На регіональному рівні 'екологічної політики', як такої немає, практично відсутнє фінансування на вирішення екологічних проблем, а ті кошти, які використовуються, затрачуються не на подолання причин, а на подолання наслідків.

Велика кількість керівників підприємств, що сплачують збір за забруднення, не володіють інформацією стосовно можливостей використання фондів.

Тому необхідно встановити порядок розподілу коштів фонду місцевого бюджету, який формується з надходжень збору за забруднення. Порядок повинен передбачати участь громадських організацій та незалежних експертів у розподілі коштів. Необхідно обов'язково на місцевому рівні проводити щорічні громадські слухання про виконання місцевих екологічних програм та використання екологічних фондів.

1.4 Охорона праці при організації наукових досліджень в галузі охорони навколишнього середовища

1.4.1 Організація робочого місця лаборанта Харківського університету імені В. Н. Каразіна

У зв'язку з автоматизацією процесів виробництва та управління, розвитком обчислювальної техніки і розробкою систем автоматизації проектних, дослідних та технологічних робіт широке розповсюдження отримали персональні комп'ютери (ПК) - пристрої, що відображають інформацію про хід процесу або стан об'єкта спостереження на екрані дисплея. Персональні комп'ютери використовуються в інформаційних і обчислювальних центрах, на підприємствах зв'язку, поліграфії, в диспетчерських пунктах управління технологічними процесами і транспортними перевезеннями і т.д. [13].

Використання ПК в різних сферах виробничої діяльності висуває проблему оздоровлення та оптимізації умов праці операторів з огляду на формування при цьому цілого ряду несприятливих факторів: висока інтенсивність праці, монотонність виробничого процесу, гіпокінезія і гіподинамія, специфічні умови зорової роботи, наявність електромагнітних випромінювань і електростатичних полів, тепловиділень і шуму від технологічного обладнання. [12].

1.4.2 Виробнича санітарія, техніка безпеки, пожежна безпека

Створення і широке впровадження швидкодіючих електронно-обчислювальних машин ЕОМ на основі мікропроцесорної техніки зумовило значне збільшення в нашій країні кількості обчислювальних центрів і відповідно чисельності працівників, які забезпечують їх функціонування. Ускладнення функціональної структури діяльності у зв'язку із застосуванням електронно-обчислювальних систем, відеотерміналів, пред'являє нові часом підвищені вимоги до організму людини. Недооблік ролі людського фактора при проектуванні і створенні обчислювальних центрів неминуче відбивається на якісних і кількісних показниках діяльності працівників, у тому числі призводить до уповільнення або помилок в процесі прийняття рішення. Приміщення ПЦ, їх розміри (площа, об'єм) вибираються відповідно кількістю працюючих і розміщеному в них обладнанням. Для забезпечення нормальних умов праці у санітарних нормах встановлюють одного працюючого обсяг виробничого приміщення не менше 15 м³. [11]. До основних приміщень пред'являються особливі вимоги. Площа машинного залу відповідає площі, необхідної за заводськими технічним умовам для даного типу ЕОМ:- Площа на одне робоче місце з ВДТ, ЕОМ і ПЕОМ для дорослих користувачів становить не менше 6,0 м2, а об'єм не менше 20,0 м3;

- Висота залу під технічним підлогою до підвісного стелі 3 - 3,5 метра;- Відстань між підвісною і основною стелею при цьому 0,5 - 0,8 метра;- Габарити дверей машинного залу приймаються не менше 1,8 ? 1,1 метра. Площа приміщення для зберігання магнітних носіїв інформації становить не менше 16 м². Підлога, стеля і стіни сховища покривають негорючими матеріалами. Двері виготовляються металевими або дерев'яними, оббиті листовим залізом по повсті, змоченої розчином глини, або азбесту.Всі допоміжні приміщення ВЦ розташовані в нижніх та цокольних поверхах, їх висота -3,3 метра.

1.4.3 Метеоумови

З метою забезпечення комфортних умов для обслуговуючого персоналу і надійності технологічного процесу згідно з ГОСТ 12.1.005-88, п.1.4 [25] і СанПіН № 9-80 РБ98 встановлюють такі вимоги до мікрокліматичних умов табл. 4.

Для створення нормальних метеорологічних умов найбільш доцільно зменшити тепловиділення від самого джерела - монітора, що передбачається при розробці його конструкції[9].

Мікрокліматичні умови виробничих приміщень характеризуються такими показниками:

температура повітря (0С),

відносна вологість повітря (%),

швидкість руху повітря (м/с),

інтенсивність теплового (інфрачервоного) опромінювання (Вт/м2) від поверхонь обладнання та активних зон технологічних процесів (в ливарному виробництві, при зварюванні і т. ін.).

Значення параметрів мікроклімату суттєво впливають на самопочуття та працездатність людини і, як наслідок цього, рівень травматизму.

Таблиця 1.7 - Параметри повітряного середовища на робочих місцях[9]

Для створення нормальних метеорологічних умов найбільш доцільно зменшити тепловиділення від самого джерела - монітора, що передбачається при розробці його конструкції [9].

Крім того, це досягається також забезпеченням відповідної площі і обсягу виробничого приміщення, пристроєм ефективної системи вентиляції та кондиціонування.

1.4.4 Вентиляція та опалення

Одним із заходів з оздоровлення повітряного середовища є встановлення вентиляції та опалення. Завданням вентиляції є забезпечення чистоти повітря і заданих метеорологічних умов на робочих місцях. Чистота повітряного середовища досягається видаленням забрудненого або нагрітого повітря з приміщення і подачею до нього свіжого повітря. Робота відеотерміналів супроводжується виділенням тепла. Для підтримки нормального мікроклімату необхідний достатній обсяг вентиляції, для чого в обчислювальному центрі передбачається кондиціонування повітря, що здійснює підтримку постійних параметрів мікроклімату в приміщенні незалежно від зовнішніх умов. В обчислювальному центрі встановлені кондиціонери неповного кондиціонування марки БК-2500 (чистота повітря, температура, тиск). Параметри мікроклімату підтримуються у зазначених межах в холодну пору за рахунок системи водяного опалення з нагріванням води до 100 ° С, у теплий - за рахунок кондиціонування, що відповідають вимогам СНиП 2.04.05-8.[10].

1.4.5 Освітлення

Важливе місце в комплексі заходів з охорони праці і оздоровлення умов праці працюючих з ЕОМ займає створення оптимальної світлового середовища, тобто раціональна організація природного та штучного освітлення приміщення та робочих місць.

У денний час в обчислювальному центрі використовується природне одностороннє висвітлення, у вечірній час або при недостатніх нормах освітлення - штучне загальне рівномірне[14].

Згідно СНБ 2.04.05-98 «Природне і штучне освітлення» п.1.2 приміщення для роботи з дисплеями та відеотерміналами належать до I групи за завданнями зорової роботи.

Нормований рівень освітленості для роботи з ЕОМ - 400 лк., КПО = 4%У приміщеннях, обладнаних ЕОМ, передбачаються заходи для обмеження сліпучої дії светопроемов, що мають високу яскравість (8000 кд/м2 і більш), і прямих сонячних променів для забезпечення сприятливого розподілу світлового потоку в приміщенні і виключення на робочих поверхнях яскравих і темних плям, засвічення екранів стороннім світлом, а так само для зниження теплового ефекту від інсоляції. Це досягається шляхом відповідної орієнтації светопроемов, правильного розміщення робочих місць та використання сонцезахисних засобів.

Вимоги до зниження дискомфортною блескости і дзеркального відображення в екранах задовольняються шляхом використання світильників з комбінованим прямим і відбитим напрямком світла, яке здійснюється за допомогою подвійної хрестової оптики. Частина прямого світлового потоку лампи прямує через параболічний дзеркальний растр таким чином, що обмежується сліпуче дію прямого і відбитого світла; відображена частина випромінювання лампи направляється широким потоком на стелю[14]. У випадку якщо екран монітора звернений до віконного отвору, передбачаються спеціальні екрануючі пристрої. Вікна рекомендується забезпечувати светорассеивающими шторами (с = 0,5 - 0,7), регульованими жалюзі або сонцезахисної плівкою з металевим покриттям. У тих випадках, коли одного природного освітлення в приміщенні недостатньо, влаштовують суміщене освітлення. При цьому додаткове штучне освітлення в приміщенні і робочих місцях створює хорошу видимість інформації на екрані ВТ, машинописного і рукописного тексту та інших робочих матеріалів. При цьому в полі зору працюючих забезпечуються оптимальні співвідношення яскравості робітників і оточуючих поверхонь, виключена або максимально обмежена відображена бляклість від екрану і клавіатури в результаті відображення в них світлових потоків від світильників і джерел світла.

Для штучного освітлення приміщень ПЦ слід використовувати головним чином, люмінесцентні лампи білого світла (ЛБ) і темно-білого кольору (ЛТБ) потужністю 40 або 80 Вт [13]. Планування робочого місця задовольняє вимогам зручності виконання робіт та економії енергії оператора, раціонального використання площ і зручності обслуговування пристроїв ЕОМ. Кнопки для включення, ручки керування засобів сигналізації забезпечують мінімальні витрати.

1.4.6 Шум

За своїм походженням шум ділиться на механічний, обумовлений коливаннями деталей машини, аеродинамічний (гідравлічний), що виникає в пружних конструкціях, в газі або рідини, і шуми електричних машин. Для робочих місць ВЦ характерна наявність всіх видів шумів. Основними джерелами шуму в приміщеннях, обладнаних ЕОМ, є друкарські машинки, принтери, розмножувальна техніка та обладнання для кондиціювання повітря, в самих ЕОМ - вентилятори систем охолодження і трансформатори.

Рівень шуму в таких приміщеннях іноді досягає 85 дБА. Нормовані рівні шуму згідно з ГОСТ 12.1.003-83 і СН N9-86 РБ98 шум на робочих місцях. Гранично допустимі рівні наведені у таблиці 5 забезпечуються шляхом використання малошумного обладнання, застосуванням звуковбирних матеріалів для облицювання приміщень, а також різних звукопоглинальних пристроїв (перегородки, кожухи, прокладки і т.д.). Шум не перевищує допустимих меж, так як в обчислювальній техніку немає обертових вузлів і механізмів (за винятком вентилятора), а найбільш гучне устаткування (АЦПУ) знаходиться у спеціально відведених приміщеннях (гермозони). Шум несприятливо впливаючи на організм людини, викликає психічні та фізіологічні порушення, що знижують працездатність, призводить до збільшення числа помилок при роботі [11].

Шум - це будь-який небажаний звук, якій наносить шкоду здоров'ю людини, знижує його працездатність, а також може сприяти отриманню травми в наслідок зниження сприйняття попереджувальних сигналів.

За часовими характеристиками шуми поділяють на постійні і непостійні. Постійними вважають шуми, у яких рівень звуку протягом робочого дня змінюється не більше ніж на 5 дБА. Непостійні шуми поділяються на переривчасті, з коливанням у часі, та імпульсні.

Таблиця 1.8- Нормовані рівні шуму[11].

1.4.7 Електробезпека

Експлуатація обчислювальної техніки пов'язана із застосуванням електричної енергії. Небезпека ураження електричним струмом виникає при дотику до відкритих струмоведучих частин з порушеною ізоляцією або до обладнання, що знаходиться під напругою при відсутності або порушенні ізоляції. За ступенем ураження людей електричним струмом обчислювальний центр відноситься до класу приміщень без підвищеної небезпеки. Для усунення ураження людей електричним струмом при появі напруги на конструктивних частинах електрообладнання передбачено захисне заземлення з опором у будь-який час року не більше 4 Ом згідно з ГОСТ 12.1.030-81[12]. Основними нормативними документами захисту від ураження електрострумом є «Правила пристрою електроустановок, ПУЕ» [12], «Правила технічної експлуатації електроустановок споживачів» та «Правила техніки безпеки при експлуатації електроустановок споживачів».

Основними заходи захисту від ураження струмом:

-ізоляція;

- недоступність струмоведучих частин;

- електричне розділення мережі за допомогою спеціальних розподільних трансформаторів;

- застосування малої напруги; використання подвійної ізоляції;- захисне заземлення;

- захисне відключення.

Небезпека виникнення статичної електрики проявляється у впливі електромагнітних полів на людину, залежить від напруженостей електричного і магнітного полів, потоку енергії, частоти коливань, розміру опромінювальної поверхні тіла і індивідуальних особливостей організму. Напруженість електромагнітного поля в діапазоні 60кГц - 300 МГц на робочих місцях персоналу протягом робочого дня не перевищує встановлених ПДУ: за електричною складовою - 50 В / м, за магнітної складової - 5 А / м згідно з ГОСТ 12.1.006 -84 [12]. Найбільш ефективним і часто застосовуваним з названих методів захисту від електромагнітних випромінювань є установка екранів. Екранують або джерело випромінювання, або робоче місце. Напруженість електростатичного поля на робочому місці оператора не перевищує допустимого значення 20кВ / м згідно з ГОСТ 12.1.045 - 84. Для надання першої допомоги потерпілому від електричного струму необхідно швидке відключення обладнання, якого стосується потерпілий, визначення стану потерпілого і вибір заходів першої допомоги [12].

Найбільш ефективним і часто застосовуваним з названих методів захисту від електромагнітних випромінювань є установка екранів.

Таблиця 1.9 - Допустимі значення параметрів неіонізуючих електромагнітних випромінювань [12].

1.4.8 Пожежна безпека

Однією з важливих задач пожежної профілактики є захист будівельних конструкцій від руйнувань та забезпечення їх достатньої міцності в умовах впливу високих температур при пожежі. З огляду на високу вартість електронного устаткування ВЦ, а так само категорію їх пожежної небезпеки, будинки для ВЦ та частини будинків іншого призначення, в яких передбачено розміщення ЕОМ належать до 1 або 2 ступеня вогнестійкості (СНіП 2.01.02-85). Для виготовлення будівельних конструкцій використовують, як правило цегла, залізобетон, скло та інші негорючі матеріали. [13].

Для запобігання розповсюдження вогню під час пожежі з однієї частини будинку на іншу влаштовують протипожежні перешкоди у вигляді стін, перегородок, дверей, вікон, люків, клапанів. Особлива вимога пред'являється до пристрою та розміщення кабельних комунікацій. Всі види кабелів прокладаються в металевих газових агрегатів до розподільчих щитів або стійок харчування.

Таблиця 1.10 - Зразкові норми первинних засобів пожежогасіння на діючих промислових підприємствах і складах [13]

Для ліквідації пожеж у початковій стадії застосовуються первинні засоби пожежогасіння:

- внутрішні пожежні водопроводи,

- вогнегасники типу ОХП-10, ОУ-2,

- сухий пісок,

- азбестові ковдри та ін.

У будівлі ВЦ пожежні крани встановлюють в коридорах, на майданчиках сходових клітин, біля входу, тобто в доступних і захисних місцях. На кожні 100 квадратних метра підлоги виробничих приміщень потрібно 1-2 вогнегасника [13].

МОДУЛЬ 2 - ДОСЛІДНИЦЬКИЙ

2.1 Стан вивчення питання накопичення хімічних елементів у рослинній продукції

Вплив на рослинність в умовах взагалі міста є важливим питанням. А тим більше якщо розглядати його окремо на геоморфологічних рівнях.

Урбанізація суспільства приводить до того, що в ґрунтах міст значно підвищується зміст важких металів. При тривалому надходженні важких металів з основних джерел забруднення в ґрунті може нагромадитися значна їхня кількість, порівнянне зі змістом у природних геохімічних аномаліях або навіть переважаюче його. Важкі метали концентруються в самому верхньому шарі ґрунту. На ріллі вмістищем їхньої надлишкової кількості стає весь орний шар. Пересування в підорну товщу таких елементів, як РЬ, Си, не виявлено[16]. Приблизно половина ( 45-50 %) валової кількості РЬ в орному шарі представлена рухливою формою (екстрагент 1 н. НС1). У підорній товщі її частка значно менше - 17-19 % Очевидно, не можна ігнорувати як джерело важких металів цементний пил. Зрозуміло, атмосферні викиди цементних заводів є екологічно й соціально небезпечні насамперед наявністю в них силікатного пилу. Однак, судячи з даних К. Рэуце й С. Кирстя [1986], у ній утримується (мг/кг) до 31, Си -- до 218, РЬ -- до 836.

Найбільш актуальної для багатьох країн стала проблема утилізації осаду міських стічних вод, що поєднують, як правило, побутові й промислові води. Осади стічних вод (ОСВ), що пройшли попередні знезаражування, могли б стати дуже коштовним органічним добривом, багатим всіма елементами харчування, особливо такими дефіцитними, як азот і фосфор. Однак у багатьох випадках ОСВ містить настільки значні кількості важких металів, що робить його широке використання в сільському господарстві проблематичним. Особливо це ставиться до ОСВ великих промислових міст. В ОСВ важкі метали перебувають у різних формах, причому органічна не завжди може бути переважної. На це вказують, зокрема, відомості про форми на частку органічної доводиться близько 24 %, тоді як на частку карбонатів нікелю - основної форми в ОСВ - 32 %Нагромадження важких металів техногенного походження в приповерхньому шарі ґрунту пояснюється тим, що основна їхня частина надходить у формі важко розчиненого або нерозчинних з'єднань. За даними Р.И. Первуниной і С.Г. Малахового [1988], у складі пилу, що викидається в атмосферу підприємством по виплавці свинцю й цинку, переважають оксиди металів (понад 50 %). На частку водорозчинної форми Си доводиться 6-7 %, водорозчинний РЬ відсутній.

При виході в атмосферу починається сепарація твердого змісту викидів: найбільш мілкі й важкі частки осідають близько від джерела забруднення, тоді як більше легкі дрібні переносяться далі. Поділ часток по розмірі й питомій масі нерідко означає також і їхню сепарацію по хімічному складі, наприклад, по насиченості важкими металами й по розчинності. Частки, що потрапили на земну поверхню металовміщуючі, перерозподіляються між елементами рельєфу, особливо навесні під час танення снігу, збагаченого за зимовий період техногенним пилом.

На частку водорозчинної форми, за численним даними, доводиться менша (нерідко менш 5 % від загальної кількості) частина металу. Однак абсолютна величина досить велика. Про це свідчать матеріали нашої лабораторії (табл. 36, дані Г.А. Гармаша). Найбільш великий зміст водорозчинної форми на території, пов'язаною з підприємствами.

Для практичних цілей становить великий інтерес розподіл важких металів по ґрунтовому покриві забруднюється території. Численними дослідниками було встановлено, що забруднення ґрунтів промисловими підприємствами простежується на значному видаленні від джерела металовміщуючих викидів -- на відстані 10-12 км, іноді більше. Постійна присутність у ґрунті з'єднань важких металів, здатних до міграції зі струмом ґрунтової вологи, може стати із часом причиною забруднення водойм і ґрунтів у знижених елементах рельєфу, тобто утворення вторинних техногенних акумуляцій. Для інших важких металів і умов співвідношення форм може бути іншим. Так, у ґрунтах, сильно забруднених Рє, участь оксидів заліза й марганцю в закріпленні Рє не є провідної. Основною формою тут стає обмінна. Порівняно невелика кількість Рє, що перебуває в залишку. Це означає, що важкий метал, що надійшов у ґрунт, в основному є присутнім у ній у рухливій формі. Дана обставина має негативне екологічне значення: обумовлює порівняно високу міграційну здатність елемента в ландшафті й приводить до підвищеного забруднення потоку речовин із ґрунту в рослини. Зміна рн убік підкислення, що можна спостерігати при випаданні кислотних дощів, сприяє переходу в ґрунтовий розчин: у діапазоні рН 6-8 у ґрунтовому розчині перебуває 1-3 % металу від його валового змісту в ґрунті, у діапазоні рН 4-6 - до 10 %, в інтервалі рН 3-4 - до 70 %[7].

Трохи інша картина виявлена нами при вивченні різного ступеня забруднених чорноземів. Для витягу основних форм важких металів використовувалася схема, запропонована У. Міллером і ін. Виявилося, що в ґрунті значна частина РЬ і Рє є присутнім у Ре-, Мп- і карбонатних формах. Кількість органічної форми бути невеликим. Порівняно багато в ґрунті втримується обмінних Рє. Все це дає підставу вважати, що в забруднених чорноземах присутній велика кількість РЬ і Рє в доступному й потенційно доступному для рослин виді.[16]

Особливу й дуже токсичну форму може утворювати ртуть у процесі свого перетворення в ґрунті - у мутил- і диметилртуть. Метилирування ртуті здійснюється в основному ферментативним шляхом у результаті життєдіяльності ґрунтових мікроорганізмів, головним чином бактерій. На цей процес великий вплив мають зовнішні умови: температура, реакція середовища.

2.2 Методи дослідження накопичення хімічних елементів у рослинній продукції

Для визначення вмісту важких металів у ґрунті та рослинній продукції використовувався метод атомної абсорбції. Зразки біологічних об'єктів відбиралися на присадибній дослідній ділянці, що розташована в місті Маріуполі .

Надходження важких металів в навколишнє природне середовище відбувається в основному через атмосферу, тому вони нагромаджуються у поверхневих шарах ґрунту. Відбір проб проводився згідно з методичними рекомендаціями (ГОСТ 17.4.3.01 та ГОСТ 13586.3) з ділянки площею 25 м² у 5 точках з глибини для ґрунту 0-20 см на ріллі [7]. Проби ґрунту, що були відібрані з кожного горизонту, що досліджувався, перемішали; змішану пробу у кількості 1 кг у скляній банці відправили на аналіз.

Підготовка ґрунту до аналізу. Доставлені до лабораторії проби ґрунту необхідно терміново довести до повітряно-сухого стану. Для просушування ґрунт треба розсипати тонким шаром на великому листі щільного паперу, пінцетом видалити корені та інші рослинні залишки. Висушування ґрунту проводять у сухому, захищеному від доступу парів аміаку, кислот та інших газів приміщення протягом 2-3 діб [7].

Тривалість і умови зберігання проб мають суттєвий вплив на розмір похибки вимірювань вмісту окремих забруднюючих речовин, насамперед, летких та здатних до розкладу органічних речовин. Підготовлені проби ґрунту підлягають хімічному аналізу для визначення вмісту забруднюючих речовин, а також параметрів, які визначають буферну здатність ґрунту до забруднення. Важливою умовою отримання достовірних результатів при визначені важких металів є чистота аналізу - чистота повітря в приміщені, чистота приміщення, чистота води, реактивів, посуду. Тому абсолютно необхідно проводити «холостий» контрольний аналіз.

Вибір аналітичного методу дослідження. Відповідно до ГОСТ 17.4.3.03 -85 (СТ СЕВ 4469-84) методи визначення речовини, що забруднює ґрунт, повинен забезпечувати [16]:

· відтворюваність методу не більше 30%;

· селективність відносно компоненту, який підлягає аналізу;

· використовування реактивів із зазначенням їх чистоти, приборів та апаратури, які дають потрібне відтворення методу.

Атомно-абсорбційний метод (АА-метод) має цілий ряд переваг: чутливість, селективність, високу продуктивність, достатньо добре відтворення результатів і простоту виконання аналізу. Він забезпечує межу знаходження багатьох елементів на рівні 0,1-0,01 мкг/дм ³, що в багатьох випадках дає можливість аналізувати ґрунти і рослини без попереднього концентрування елементів. АА-метод ґрунтується на використанні здатності вільних атомів певних елементів селективно поглинати резонансне випромінювання з певною довжиною хвилі, яка притаманна кожному елементу.

Принцип методу полягає в тому, що для кількісного визначення використовується здатність атомізованих елементів селективно поглинати у вузькому діапазоні довжини хвиль емісію збуджених атомів тих самих елементів. Звільнення елементів від хімічних зв'язків, дисоціація, досягається вприскуванням розчину елементу, що аналізується, в полум'я, де іони металу переходять у стан атомного пару. Механізм атомізації розчину зразка складається з декількох ступенів. Розпилювач перетворює розчин у аерозоль, який подається на пальник у полум'я. В полум'ї краплі повинні висохнути, залишок - розплавитись і випаритись, а всі сполуки - дисоціювати до вільних атомів. Більшість атомів в полум'ї знаходиться в енергетичному стані, в якому вони можуть поглинати резонансне випромінювання з відповідною довжиною хвиль, яке створюється лампою з порожистим катодом, виготовленим з елементу, що визначається. Поглинання випромінювання визначається монохроматором, який ізолює дану лінію від інших ліній спектру і вимірюється реєструючим обладнанням.

Визначення вмісту рухомих форм важких металів (амонійно-ацетатний буферний розчин з рН-4,8). Обмінні форми важких металів вилучають із ґрунту груповим екстрагентом - амонійно-ацетатним буферним розчином з рН - 4,8. Цей екстрагент рекомендований як груповий екстрагент для всіх ґрунтів, включаючи карбонатні й засолені, при визначенні рухомих форм мікроелементів марганцю, цинку, міді та кобальту. Висока буферна ємність, яку має рекомендований екстрагент, забезпечує стабільність реакції середовища при вилученні металів з різних ґрунтів, у тому числі й карбонатних. За своїм складом і кислотними властивостями він не належить до агресивно діючих і наближається до здатності кореневої системи рослин розчиняти солі металів [7].

Приготування ґрунтової витяжки: 10 г розтертого і просіяного крізь сито з діаметром отворів 1мм ґрунту поміщають у поліетиленову колбочку ємкістю 150см³ і заливають 50см³ амонійно-ацетатного буферного розчину з рН-4,8, тобто при співвідношенні грунт і розчин 1:5. Струшують на ротаторі протягом години, відфільтровують крізь складчастий фільтр у поліетиленові стаканчики або колбочки. У отриманій ґрунтовій витяжці визначають метали.

Еталони готують на основі амонійно-фцетатного буферного розчину з рН-4,8 [16].

Визначення валового вмісту важких металів у рослинах. Сирий рослинний матеріал висушують у сушильних шафах при температурі 30-40^оС. Зелену масу розкладають рівним шаром на пергаменті. Коренеплоди попередньо розрізають на дрібні частини, що в подальшому полегшує їх подрібнення. Після висушування рослинний зразок подрібнюють. При підготовці рослинних проб необхідно добиватися їх дрібного розмелювання, що дозволяє точніше взяти середню пробу і зменшити варіювання даних. Усереднену пробу (50-100 г) слід відібрати аналогічно тому, як це робилося при підготовці ґрунтових зразків до аналізу. Перед взяттям проби на аналіз зразок перемішують, оскільки при засипанні подрібненого матеріалу для зберігання відбувається його перерозподіл за розміром.

Існує два основних способи озолення рослинного матеріалу: сухе й мокре. Перший спосіб більш простий і зручний. Якщо вірно витримувати режим температури, він не призводить до втрат металів. Озолення ведуть у муфельній печі (450-550^оС). Для оголення наважку (5 г) тонко подрібненого рослинного матеріалу поміщають у платинову чашку ємкістю 100 см³. Ставлять чашку в холодний муфель. Температуру муфеля поступово підвищують на протязі 2-2,5 годин до 500-550^оС (при роботі з коренеплодами не вище 400^оС). Температура не повинна різко підвищуватися, оскільки можливі втрати за рахунок механічного розкидання матеріалу при обвуглені та згорянні. Залишок після випаровування розчиняють у 1н НСl, фільтрують і приєднують до раніше отриманого фільтрату. Доводять до необхідного об'єму бідистильованою водою і в одержаному розчині визначають метали.

При визначенні концентрацій, близьких до граничних, ведуть облік неселективного поглинання або проводять попереднє концентрування металів. Метод концентрування важких металів екстракцією з розчинів золи рослин дещо відрізняється від аналітичного процесу концентрації металів із розчинів золи ґрунтів.

Нормування вмісту важких металів. Контроль та нормування вмісту важких металів у рослинній продукції та ґрунтах здійснюється у відповідності до законодавчо встановлених нормативів екологічної якості продукції. Нормування важких металів у ґрунтах слід проводити за такими показниками [6]:

1) фоновий вміст рухомих форм важких металів;

2) ГДК рухомих форм важких металів;

3) показник сумарного полі елементного забруднення (Z_c);

4) інтегральний еколого-біологічний показник;

У хімічних елементів, що не мають ГДК, допустимою межею концентрацій є п'ятиразове або десятиразове перевищення над фоном. Підставою для цього є західноєвропейські розробки [7].

Для всіх ґрунтів принципово не може бути єдиних нормативів, що зумовлюється рядом причин:

· поліфункціональністю та гетерогенністю ґрунту;

· різною стійкістю (буферністю) до забруднення важкими металами;

· різноманітністю хімічних форм сполук металів;

· синергізмом та антагонізмом іонів;

· здатністю живих організмів до адаптації до самовідновлення.

Перед нормуванням необхідно визначити, яким чином буде відбуватися збереження ґрунту. Якщо зберігати ґрунт як засіб сільськогосподарського виробництва, то не слід допускати надходження металів в рослини в токсичних концентраціях. Якщо розглядати ґрунт як компонент біоценозу, то нормування забруднення потрібно проводити за ступенем порушення екологічних функцій, показником якого деякі вчені пропонують використовувати інтегральний еколого-біологічний показник ґрунту.

Надходження важких металів в навколишнє природне середовище відбувається в основному через атмосферу, тому вони нагромаджуються у поверхневих шарах ґрунту. Відбір проб проводився згідно з методичними рекомендаціями (ГОСТ 17.4.3.01 та ГОСТ 13586.3) з ділянки площею 25 м² у 5 точках з глибини для ґрунту 0-20 см на ріллі [7].

Для оцінки поліелементного забруднення ґрунтів важких використовується сумарний показник забруднення - Z_{c ,} де враховується сумарне відношення концентрації важких металів до ГДК. (таблиця 2.1) [7]:

Таблиця 2.1 - Шкала небезпеки забруднення ґрунтів за сумарним показником забруднення

Оцінка забруднення рослинної продукції важкими металами. Оцінка ступеня забруднення сільськогосподарських рослин важкими металами проводиться з метою встановлення якості рослинної продукції і попередження негативного впливу їх на здоров'я людини.

Рисунок 2.1 - Місця відбору зразків ґрунту та овочів

Зразки рослинної продукції відбирали на тих самих ділянках, де проводився відбір ґрунтових проб. Підготовка рослинної продукції до лабораторних досліджень включала висушування сирого рослинного матеріалу, подрібнення та його сухого озоління в муфельній печі (t= 450-550?С), розчинення золи у 10 % -му розчині HCl з подальшим визначенням рухомих форм важких металів на атомно-абсорбційному спектрофотометрі.

2.3 Аналіз та узагальнення результатів дослідження

Експериментальним полігоном була присадибна ділянка східної частини міста Маріуполя. Місце дослідження відноситься до південно-східного степового району. Найбільш поширені у цьому районі чорноземи типові. Гумусованість профілю чорноземів типових складає - 90-120 см. Вміст гумусу у верхньому шарі до 4-6%. Ці ґрунти добре забезпечені важливими поживними речовинами: азотом, фосфором і калієм. На цій ділянці були відібрані проби ґрунту, рослинної продукції, атмосферних опадів та роси. Проби відбиралися у літній період, грунт у серпні; атмосферні опади на протязі двох місяців; рослинна продукція в кінці серпня, у період збирання врожаю; росу на протязі липня та серпня приблизно о п'ятій годині ранку. Потім проби були віднесені до лабораторії.

Дослідження проб ґрунту

Отримані результати аналізу вмісту у грунтах важких металів, серед яких: Mn, Zn, Fe, Cu. Al, Ni, Pb, Co, Cd, Cr та побудовані графіки .

За 2010 рік значно зменшився вміст у Mn. Фонові концентрації на даної території за 2010 рік як і був у 2009 році перевищує у Pb в 5,3 рази,був в 5,8 разів.

Рисунок 2.2 - Концентрація вмісту важких металів у ґрунті за 2009 - 2010 рік

Одержані нами данні також свідчать про те, що в процесі вегетаційного періоду має місце зміна вмісту і інших хімічних елементів протягом сезону . Так, всі хімічні елементи - знизили вміст рухомих форм за вегетаційний період. Зменшення вмісту рухомих форм в грунті можна пояснити виносом їх рослинами на протязі вегетаційного періоду в процесі їх живлення.

Для дослідження характеру та особливостей екологічної безпеки ґрунтів, які досліджуються використано один з найпростіших та оперативних методів - побудовано кумулятивний ряд накопичення важких металів. Отже для ґрунту, що відбирався, одержали наступний ряд :

Акумулятивний ряд для грунту за 2009 - 2010 рік (мг/кг)

M n (7,89) > Fe (5,63) >Zn (5,32)>Al (5)>Cu (2,86)> Pb(2,65)> Ni(2,46) >Co(2,12)>Cr(2,1)>Cd. (0,3) - 2010 рік

Mn (8,35) > Fe (5,94)> Zn(5,9)> Al (5,4)>Cu (3,06)>Ni (3)>Pb (2,84)>Co (2,2)>Cr (2,31)>Cd (0,4) - 2009 рік

Важкі метали особливо небезпечні тим, що мають здатність накопичуватись, створюючи високотоксичні металоутримуючі сполуки, які залучуються до метаболічного циклу живих організмів. Швидко змінюючи свою хімічну форму вступають у хімічні реакції один з одним та неметалами. Крім того, важкі метали виявляються каталізаторами певних хімічних реакцій у ґрунтах. Грунт у свою чергу не тільки накопичує металеві забруднення, але виступає як середовище їх природного перенесення до атмосфери, гідросфери та живої матерії.

Дослідження проб картоплі,цибулі та моркви

Таблиця 2.3 - Концентрація вмісту важких металів в картоплі за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.3 -Концентрація вмісту важких металів в картоплі за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.4 - Концентрація вмісту важких металів в картоплі за 2009 - 2010 рік

Таким чином за рік концентрація хімічних елементів в картоплі значно зменшилось. Перевищення ГДК відмічено за Cr та Cd, Pb знаходиться на рівні з нормативом.

Акумулятивний ряд для картоплі за 2009 - 2010 рік

Fe 14,2 > M n 6,8> Zn 5> Al 4> Cu 1,85> Pb 0,5> Ni 0,28 > Cr 0,25 > Co 0,24> Cd 0,11. (2010р.)

Fe15,6>Mn 7,1>Zn 5,4>Al 4,8>Cu 1,8>Pb 0,51>Co 0,3 >Ni 0,3>Cr 0,27>Cd 0,14; (2009р.)

Як видно з акумулятивного ряду для картоплі в 2010 році Co змінив свою позицію в бік зменшення.

Таблиця 2.4 - Концентрація вмісту важких металів в цибулі за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.5 - Концентрація вмісту важких металів в цибулі за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.6 - Концентрація вмісту важких металів в цибулі за 2009 - 2010 рік

Таким чином за 2010 рік концентрація майже усіх хімічних елементів зменшились порівняно з 2009, окрім Al концентрація якого збільшилась і склала. Щодо концентрації свинцю у цибулі, не відмічалось перевищеною концентрації цього елементу ,але відмічено певну динаміку до зменшення концентрації цього елементу.

Акумулятивний ряд для цибулі за 2009 - 2010 рік

Fe 11,6>Mn 7,9>Zn 6,8>Al 3,6>Cu 3,1>Pb 0,77>Co 0,38>Ni 0,36>Cr 0,28>Cd 0,13;(2010р.)

Fe 13,6>Mn 8,7>Zn 7,83>Al 3,1>Cu 3,4>Pb 1> Ni 0,46> Co 0,42 >Cr 0,3>Cd 0,12;(2009 р.)

Таблиця 2.5 - Концентрація вмісту важких металів в моркві за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.7 - Концентрація вмісту важких металів в моркві за 2009 - 2010 рік

Рисунок 2.8 - Концентрація вмісту важких металів в моркві за 2009 - 2010 рік

Перевищення ГДК відмічено за свинцем,за кадмієм (в 3,33 рази) у 2009 році в 3 рази. Щодо концентрації хрому та свинцю їх концентрація зросла у 2010 році склала 0,18 та 0,67.

Як видно з акумулятивного ряду для картоплі в 2010 році Co змінив свою позицію в бік зменшення.

Акумулятивний ряд для моркви за 2009 - 2010 рік

Fe 18,3>Mn 5,2>Zn4,4>Al 4,4>Cu 1,64>Pb 0,67>Co 0,32>Ni 0,24>Cr 0,18>Cd 0,1 (2010р.)

Fe 20,1>Mn 5,5>Zn 5>Al 4,96>Cu 1,83>Pb 0,5>Co 0,3>Ni 0,2>Cr 0,14>Cd 0,09 (2009р.)

Головним джерелом надходження важких металів до рослин виступає ґрунтовий розчин. Поглинання іонів металів корінням рослин може бути неметаболічним та метаболічним. У першому випадку йде дифузія іонів з ґрунту у коріння, а у другому - на біологічний процес вже необхідні витрати енергії самої рослини. Поглинання металів листям теж має практичне значення, особливо в некорінній підкормці, наприклад, залізом, марганцем, цинком, кобальтом, міддю. Потім вони переносяться в інші частини рослинної тканини та в коріння, а частина металів з листя вимивається дощем.

Близько десяти металів прийнято вважати життєво необхідними для рослин (Na, Ca, Mg, Zn, Cu, Fe, Mn), ще декілька металів необхідних тільки деяким рослинам (Li, Ni, Al, V). Іони усіх цих металів беруть участь у ключових метаболічних процесах, таких як дихання, фотосинтез, фіксація азоту.[15]

Метали потрапляють до рослини з ґрунту, атмосфери та гідросфери. Рослини можуть поглинати метали та виступати колекторами металів, а також забезпечувати рух металів у біосфері шляхом біохімічних та фізіологічних реакцій. Форма находження металів у рослинній тканині, як і у ґрунті, грає вирішальну роль у переносі метала в інші живі організми. Ріст різноманітних рослин з збільшенням концентрації метала спочатку прискорюється, потім доволі швидко досягає оптимального рівня, а потім гальмується.

Вміст мікроелементів у рослинах, їх вплив на ріст, розвиток, кількісну й якісну продуктивність сільськогосподарських культур визначається вмістом мікроелементів у ґрунтах, який у свою чергу обумовлений факторами ґрунтоутворення, що визначають процеси розчинності й осадження речовин, міграції, акумуляції й перерозподілу мікроелементів у ґрунтовому профілі. Від цього залежить відповідний склад мікроелементів і їхній розподіл у генетичних горизонтах у кожного типу ґрунту.

2.4 Перспективи практичного впровадження отриманих результатів

Із проведених досліджень було зроблена оцінка екологічно стану міста Маріуполя та його околиць і найбільша увага приділялася стану ґрунтового покриву та рослинної продукції, вирощеної на цій території.

Таким чином, для порівняння з овочами взято зразок ґрунту, на якому вони вирощені. ГДК рухомих форм хімічних елементів у ґрунті знаходиться в межах норми , однак відзначено перевищення фонових концентрацій за Pb - 5,68 фону. Загалом надходження забруднюючих речовин до грунту в 2010 році зменшився за всіма елементами з порівня. Можу пов'язати даний факт із зменшенням загальних викидів забруднюючих речовин підприємствами міста у 2010 році, що підтверджує звіт про викиди ЗР державного обласного управління статистики.

В зразках рослинної продукції спостерігається тенденція до зменшення вмісту хімічних елементів. Це зменшення можна пояснити малою кількістю опадів на протязі літа 2010 року, тобто зменшенням надходження елементів до рослинної продукції аеральним шляхом. А також жаркими погодними умовами, внаслідок чого період вегетації надземної частини овочів зменшився.

Проте існує потенційна загроза забруднення рослин надзвичайно токсичним та небезпечним свинцем, концентрації якого поки що не перевищують нормативи але є набагато вищою ніж у зразках попереднього року. Причиною може бути наявність поблизу дослідної ділянки автотраси (50 м. від дослідної ділянки) .

ВИСНОВКИ

Внаслідок проведених досліджень було зроблена оцінка екологічно стану міста Маріуполя та його околиць і найбільша увага приділялася стану ґрунтового покриву та рослинної продукції, вирощеної на цій території.

В результаті проведеної роботи встановлено:

1. В державному управлінні охорони навколишнього середовища на обліку в місті Маріуполі перебуває майже 50 суб'єктів промислового господарювання, що можуть впливати на екологічний стан атмосферного повітря.

2. На території Маріуполя потенційно небезпечними об'єктами по хімічному забрудненню є завод ВАТ «Маркохім», металургійні комбінати “ ім. Ілліча“ та “Азовсталь“ , машинобудівне підприємство “ Азовмаш “.

3. В місті розташовується 1 сміттєзвалища, площа 12 га. Підлягає закриттю сміттєзвалище , його площа практично повністю заповнена відходами.

4 Клімат Маріуполя характеризується за даними метеорологічної станції , відповідно до даних він є помірно-континентальним, формується під впливом середньовеликого припливу сонячної радіації, пануванням помірно-континентального повітря помірних широт, характеризується теплим літом .

5.Природний потенціал самоочищення поверхневих вод до антропогенного навантаження на Маріуполя є середнім. Водні об'єкти біля Маріуполя вважаються здатними до відновлення, швидко повертаються до початкового стану та мають здатність повертатися до нього після значного за амплітудою відхилення.

6.Встановлено, що ґрунти на території міста (згідно наведеної методики Кочурова) здатні до відновлення і визначаються як середньостійкі.

7. Гідротермічний потенціал продуктивності фітомаси для Маріуполя та його околиць коливається від 14,6 до 15,40; тобто має середнє значення. Така різниця показника потенціалу продуктивності фітомаси пояснюється розташуванням Маріуполя степової зони.

8. До несприятливих природних процесів на території Маріуполя відносяться: атмосферні засухи, суховії, туман, тощо. До основних порушень на території Маріуполя, де має місце втручання людини, відносяться такі процеси: еродованість ґрунтів, зсуви, підтоплення території.

9. Останній розділ роботи присвячений самостійному дослідженню рослинної продукції на предмет вмісту важких металів, а саме: картоплі, цибулі та моркви. Крім того були відібрані зразки грунту. Порівнюючи вміст важких металів в рослинній продукції та в ґрунтах, які були відібрані з ділянки за 2009-2010 роки, можна зробити висновок, що між ними є пряма залежність. Таким чином, саме стан та якість ґрунтів в першу чергу впливають на екологічну якість рослинної продукції.

Вся городня продукцію відповідає санітарно-гігієнічним та екологічним вимогам. Найбільшу загрозу в рослинній продукції являє кадмій свинець та дещо меншу свинець, хром, нікель.

В зразках рослинної продукції спостерігається тенденція до зменшення вмісту хімічних елементів. Це зменшення можна пояснити малою кількістю опадів на протязі літа 2010 року, тобто зменшенням надходження елементів до рослинної продукції аеральним шляхом. А також жаркими погодними умовами, внаслідок чого період вегетації надземної частини овочів зменшився.

Отже, для покращення стану якості продуктів харчування рослинного походження, і більш детальної оцінки впливу ґрунту на овочеву продукцію, необхідно проводити подальші дослідження, з метою розробки санітарно-гігієнічних норм вмісту важких металів в продуктах овочевого походження, які б враховували їх частку в добовому раціоні людини

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Балюк С.А. Охорона водних, ґрунтових та рослинних ресурсів від забруднення важкими металами в умовах зрошення / Балюка С.А., Ладних В.Я., Мошник Л.І., Тертишної Ю.І. - Харків: 2002. - 36 с.

2. Балюк С.А. Ґрунтово-геохімічне обстеження урбанізованих територій. Методичні рекомендації. / Укладачі: чл.-кор.УААН, доктор с.-г. наук, професор Балюк С.А., доктор с.-г. наук Фатєєв А.І. - Харків: ННЦ «ІГА ім. О.Н. Соколовського» УААН. 2004, - 54 с.

3. Белявский Г.А. Экология города / Белявский Г.А., Брыгинец Е.Д., Вергелес Ю.И. - Киев.: Либра,. 2000. - 463 с.

4. Быстров А. С. Временная типовая методика определения экономической эффективности осуществления природоохранных мероприятий и оценки экономического ущерба, причиняемого народному хозяйству загрязнением окружающей среды / М.: Экономика, 1986. - 91 с.

5. Географічна енциклопедія України - К.: Укр. енциклопедія, 1993. - 480 с.

6. Географічний атлас Донецької області.

7. ГОСТ 26929-94 Общие требования к отбору проб овощной продукции.

8. ГОСТ 17.4.3.01-83 Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб.

9. ГОСТ 12,1 005-84. ССБТ. Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони.

10. ГОСТ 12.1.012-90.ССБТ. Вібраційна безпека. Загальні вимоги.

11. ГОСТ 12.1.003-83. ССБТ. Шум. Загальні вимоги безпеки.

12. ГОСТ 12.1.045-84.ССБТ. Єлектростатичні поля, допустимі рівні на рабочих місцях і вимоги до проведення контролю.

13. ГОСТ 12.2.032-78. ССБТ. Робоче місце при виконанні робіт сидячи. Загальні економічні вимоги.

14. ГОСТ 6825-91. Лампи люмінісцентні трубчаті для загального освітлення.

15. Захарова Л.Л. Особливості важких металів в системі грунт-рослина / Захарова Л.Л. Київ.: Гидрометеоиздат, 1985. - 172 с.

16. Ильин В.Б. Важкі метали в системі грунт - рослина / Ильин В.Б. - Новосибирск.: Наука, 1991. - 167 с.

17. Контроль стаціонарного загрязнения почв и растений // Агрохимический. Вестник, 1997. - 9 с.

18. Крупкого Н.К. Атлас ґрунтів СССР / Крупкого Н.К., Полупана Н.И. - Київ.: Урожай, 1979. - 160 с.

19. Маринич О.М. Удосконалена схема фізико-географічного районування України / Маринич О.М., Пархоменко Г.О., Петренко О.М., Шищенко П.Г. - К.: 1990. - 203 с.

20. Молодан Г.Н. Национальный парк как форма управления, рационального использования и охраны экологической системы Азовского моря // Тезисы докладов «Научно-общественные чтения по проблемам экологии и охраны природы Азовского моря» / Молодан Г.Н. - Мариуполь: Вища освіта, 1991. - 15 с.

21. Мусієнко М.М. Екологія рослин / Мусієнко М.М. - К.: Освіта, 2006.-146 с.

22. Сибаров Ю.Г. Охрана труда в вычислительных центрах. / Сибаров Ю.Г., Сколотнев И. И. и др. - М,: Машиностроение, 1990.

23. Приходько Г.Ф. Климат України / Приходько Г.Ф. Л.: Гідроме-теовидавництво, 1967-125 с.

24. Природа Украинской ССР. Почвы. - К.: Наукова думка, 1986. - 214 с.

25. Попова В.П. Физико-географическое районирование Украинской ССР / Попова В.П., Маринича А.М., Ланько А.И - К.: Наука, 1968. - 684 с.

26. СанПін-131 РБ 2000

27. Фондові матеріали Маріупольської регіональної госінспекції екобезпеки м. Маріуполя, 2010. - 74 с.

28. Фондові матеріали Маріупольської міської ради, 2009 р.