Лекция №2 Мониторинг факторов окружающей среды

НОВОМОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ РХТУ ИМ. Д.И. МЕНДЕЛЕЕВА
Кафедра устойчивого развития и безопасности жизнедеятельности
Лекционный материал
МОНИТОРИНГ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Д.м.н. Михалюк Н.С.
Техногенное воздействие на окружающую природную среду различных негативных
факторов, в частности вредных химически веществ, обусловливает экологическую
деградацию среды обитания людей и в ряде случаев приводит к формированию экологически
неблагополучных территорий. В таких районах при достижении определенных пределов
нагрузки вредных факторов на среду обитания населения возникает повышение общей, а в
ряде случаев и специфической, заболеваемости людей, изменение медико-демографических
показателей.
Проблема своевременно выявления реального риска здоровью людей под влиянием
вредных факторов окружающей среды обитания, медико – экологической напряжённости
ситуации, относится к числу наиболее сложных и ответственных комплексных проблем,
стоящих перед специалистами и органами управления территориями.
В этой ситуации чрезвычайно важно организовать мониторинг ведущих факторов
окружающей среды, позволяющий провести адекватную оценку складывающейся
экологической ситуации с анализом степени риска, опасности и последствий нагрузки
вредных химических веществ на среду обитания населения.
В настоящее время существуют многочисленные методические подходы к разработке
критериев оценки экологической обстановки. Большинство из них предусматривают оценку
опасности нагрузки вредных факторов на ту или иную часть среды обитания человека –
атмосферный воздух, питьевую воду, водные объекты, почву, а также оценку последствий
загрязнения пищевых продуктов. Кроме того, в отдельных территориях особую значимость
для человека могут приобретать какие – либо другие специфические факторы
среды
обитания. В ряде районов Тульской области, к примеру, таким специфическим фактором
является радиационное воздействие на человека, как результат радиационного загрязнения
территории вследствие аварии на Чернобыльской АЭС.
Для оценки степени опасности для здоровья человека в нашей стране широко
используется концепция гигиенического регламентирования (нормирования) вредных
факторов окружающей среды на уровнях, безопасных для здоровья населения.
Гигиенические нормативы вредных факторов окружающей среды официально утверждены в
величинах ПДК (предельно допустимые концентрации), ПДУ (предельно допустимые
уровни), МДУ (максимально допустимые уровни), ОБУВ (ориентировочно безопасные
уровни воздействия), ОДУ (ориентировочно допустимые уровни), ОДК (ориентировочно
допустимые концентрации) и др.
Целью гигиенического нормирования является изучение условий воздействия
вредных веществ на организм человека и объективное обоснование пределов интенсивности
и продолжительности их действия, при которых вещества безопасны для человека. При этом
используется комплекс экспериментальных и исследовательских наблюдений с
использованием современных биохимических, иммунологических, морфологических,
физиологических и других методов исследований.
В основу нормирования положен принцип «узкого места» или лимитирующего
признака вредности. В процессе исследования каждого вещества или фактора находят
пороговую и (или) подпороговую (недействующую) концентрацию. Сопоставление
1
полученных величин позволяет определить наименьшую из них и установить уровень
предельно допустимой концентрации, безопасной для здоровья человека.
В настоящее время научно обосновано большое число регламентов допустимого
содержания факторов различной природы (химических, биологических) в окружающей
среде. Так, одних только ПДК установлено для химических веществ в воде водоёмов более
1350, в атмосферном воздухе – более 650, в почве – более 35, в пищевых продуктах – более
350.
Для оценки радиационного фактора в соответствии с линией, проводимой
Международным агентством по атомной энергии (МАГАТЭ), приняты на вооружение
концепции беспороговости и приемлемого риска при разработке норм радиационной
безопасности.
При проведении мониторинга факторов окружающей среды помимо оценки
опасности каждого отдельного вредного химического вещества используют также
суммарные показатели, характеризующие комплексную степень опасности химического
воздействия в различных средах обитания человека (атмосферный воздух, водные объекты,
почва). Использование суммарных или комплексных показателей позволяет также проводить
ранжирование территорий по степени их загрязнения (например, слабая – умеренная –
выраженная – сильная и др.).
Для оценки реальной нагрузки вредных факторов на население, проживающее на
определённой территории, используют интегральные показатели, которые с учётом
комбинированного воздействия на здоровье характеризуют степень опасности химических
веществ, поступающих в организм человека в сумме вместе с атмосферным воздухом,
питьевой водой и продуктами питания.
В настоящее время с особой остротой встаёт проблема биохимического мониторинга
человека в экологически неблагоприятных территориях. По результатам многочисленных
исследований установлено накопление в волосах, крови, моче, слюне детей, проживающих в
экологически неблагополучных регионах, высоких концентраций свинца, кобальта, никеля,
хрома и других токсичных элементов. Выявлены прямые зависимости между содержанием
металлов в биосредах человека и их уровнем в окружающей среде, что свидетельствует о
негативной нагрузке на организм окружающей среды. В то же время, низкие концентрации в
биосредах цинка, меди, железа, йода и других эссенциальных элементов в ряде регионов
указывают на их дефицит в окружающей среде и, как следствие, в организме населения, что
также, наряду с имеющимся дисбалансом содержания в организме эссенциальных элементов,
оказывает отрицательное влияние на здоровье.
3.1. Атмосферный воздух.
Наиболее распространённым фактором воздействия на население является химическое
загрязнение атмосферного воздуха. Большинство ксенобиотиков поступают в организм через
органы дыхания, за которыми нет своего химического заслона. Поэтому организм человека
более чувствителен к токсичным веществам, проникающим в его через лёгкие, чем через
желудочно-кишечный тракт. От загрязнения атмосферы страдает во много раз больше
людей, чем от загрязнения воды или почвы.
Помимо выбросов промышленных предприятий одним из основных источников
загрязнения атмосферного воздуха является автомобильный транспорт, выхлопные газы
которого содержат более 200 токсичных компонентов (канцерогенные углеводороды, оксиды
азота, альдегиды, соединения свинца и др.), которые оказывают существенное влияние на
здоровье населения, в частности детского, проживающего вблизи от автомагистралей.
В настоящее время остаётся актуальной проблема трансформации веществ в
окружающей среде. В воздухе городов, воздушной среде помещений, воде, почве
обнаружены сотни органических соединений. Под влиянием естественных физикохимических факторов происходят процессы трансформации веществ, которые могут
2
приводить к образованию соединений, нередко более токсичных и опасных по сравнению с
исходными.
В настоящее время установлены общие закономерности трансформации химических
соединений, выбрасываемых в атмосферу под действием УФ-излучения, озона и оксидов
азота. Выявлены механизм и основные продукты трансформации выбросов, содержащих
непредельные углеводороды и альдегиды. При этом доказано, что нормируются одни
вещества, в то время как реально в воздухе (под влиянием УФ-излучения, озона и оксидов
азота) образуются другие, более токсичные и в тоже время неконтролируемые.
Исключительно важной является проблема оценки взвешенных веществ в
атмосферном воздухе. Во-первых, контролируемее в атмосферном воздухе населённых мест
взвешенные вещества представляют собой недифференцированную по составу пыль, тогда
как списки ПДК и ОБУВ содержат более 10 нормативов на пыль различного происхождения,
имеющих различный класс опасности, и ПДК которых разнятся от 10 до 150 раз. Во-вторых,
пыль не дифференцируется по размерам и форме пылевых частиц. В-третьих, на пылевых
частицах адсорбируются металлы, органические соединения в концентрациях, нередко
превышающих их ПДК, в том числе полиароматические углеводороды, включая
бенз(а)пирен, а также протекают химические реакции между адсорбированными
веществами.
Состояние загрязнения атмосферного воздуха в г. Новомосковске, его качественный и
количественный состав определяется спецификой выбросов промышленных предприятий и
автотранспорта (табл. 1.1) с наличием определённых изменений, связанных с закрытием
старых и пуском в эксплуатацию новых производств. Основной вклад в загрязнение
атмосферного воздуха вносят выбросы 7 промышленных предприятий, удельный вес
которых в суммарном выбросе от промышленных источников загрязнения в разные годы
составляет 58,8 – 94,2%. Кроме того, в последние годы существенным источником
загрязнения атмосферного воздуха является автотранспорт.
Таблица 1.1
Основные вредные вещества в атмосферном воздухе г. Новомосковска по валовому
выбросу источников загрязнения в 1981 – 2008 г.г.
№
1.
2.
Источники загрязнения
ОАО «Новомосковская
ГРЭС»
ОАО НАК «Азот»
3.
ООО «Оргсинтез»
4.
ОАО
«Новомосковскогнеупор»
ОАО «КНАУФ ГИПС
Новомосковск»
ООО «Проктер энд Гембл –
Новомосковск»
(ОАО « НБХ»)
ОАО «Поликонт»
(ОАО «Полимерконтейнер»)
Автотранспорт
5.
6.
7.
8.
Вредные вещества
Зола подмосковных углей, сернистый ангидрид,
окислы азота, окись углерода.
Окислы азота, аммиак, окись углерода, пыль
аммиачной селитры, серная кислота, сернистый
ангидрид, углеводороды, метанол, хлорвинил,
поливинилхлорид, хлористый водород, хлор.
Окислы
азота,
бензол,
окись
углерода,
углеводороды, аммиак, анилин, малеиновая
кислота, фенол, нафталин, формальдегид.
Пыль шамота, окись углерода, окислы азота.
Пыль гипса, окись углерода, окислы азота.
Фреоны,
циклогексанон,
этилцеллозольв,
этилацетат,
окислы
азота,
пыль
СМС,
углеводороды, окись углерода.
Этилацетат,
бензин,
окись
углерода,
углеводороды.
Окись углерода, окислы азота, альдегиды,
углеводороды, бенз(а)пирен, сажа.
3
В динамике по годам отмечается снижение валовых выбросов в атмосферный воздух
от основных источников загрязнения (табл. 1.2). По сравнению с 1981 г. объём валовых
выбросов в атмосферу в 2008 г. снизился в 19,0 раз. Основная роль в снижении объёма
выбросов промышленных предприятий в 80-е годы принадлежит выполнению комплекса
природоохранных мероприятий в соответствии с постановлением Совета Министров РСФСР
от 30.11.81 г. № 641 «О мерах по предотвращению загрязнения окружающей среды г.
Новомосковска Тульской области», среди которых важнейшее место занимают закрытие
морально устаревших производств на НПО «Азот» и ПО «Оргсинтез» и перевод работы
Новомосковской ГРЭС с подмосковного угля на природный газ. В 1990 – 2000-е годы
основными причинами снижения валовых выбросов промышленных предприятий города
явились снижение объёмов промышленными предприятиями города и увеличение доли
сжигаемого природного газа в работе Новомосковской ГРЭС.
Таблица 1.2
Динамика изменений валовых выбросов в атмосферный воздух
г. Новомосковска от основных источников загрязнения
за период 1981-2008 г.г., тонн в год
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Источники загрязнения
ОАО «Новомосковская
ГРЭС»
ОАО НАК «Азот»
ООО «Оргсинтез»
ОАО «Новомосковскогнеупор»
ОАО «КНАУФ ГИПС
Новомосковск»
ООО «Проктер энд Гембл –
Новомосковск»
ОАО «Полимерконтейнер»
Другие промпредприятия
В С Е Г О:
1981
228 335,0
Годы наблюдения
1991
2001
94 395,2
3 076,0
2008
2 947,3
29 432,0
3 328,3
1 809,4
1 036,9
18 021,1
1 418,7
676,7
844,7
7 778,4
81,1
63,0
184,1
9 280,5
9,4
335,5
292,3
400,8
525,3
74,8
263,4
59,3
1 108,5
264 636,7
243,7
1 065,5
117 190,8
131,7
107,2
11 496,3
40,2
789,0
13 921,6
Имеющиеся сведения об объёмах выбросов от автотранспорта в г. Новомосковске,
представленные в официальных статистических отчётах, не отражают реального положения
дел и даже предполагают их снижение, так как органы Министерства природных ресурсов
РФ, уполномоченные осуществлять количественный учёт выбросов в атмосферу от
автотранспортных средств, располагают методикой подсчёта выбросов только от
организованного автотранспорта на автопредприятиях. Учёт выбросов от личного
автотранспорта фактически не осуществляется.
Вместе с тем, если количество автотранспорта на автопредприятиях города в 2008 г.
по сравнению с 1981 г. снизилось с 6 300 ед. до 2 531 ед., то количество личного
автотранспорта (всех видов) увеличилось с 13 100 ед. до 41 970 ед. Таким образом,
фактический объём выбросов автотранспортных средств в последние годы должен
значительно увеличиться и превышать суммарный выброс вредных веществ в атмосферный
воздух от промышленных предприятий города.
Качественный и количественный состав загрязняющих веществ в атмосферном
воздухе в районах наблюдения определяется, в первую очередь, близостью к размещению
конкретных промышленных предприятий, развитием сети автомагистралей и
интенсивностью движения автотранспорта.
4
Степень загрязнения атмосферного воздуха в жилых районах города (табл. 1.3)
изменяется в динамике по годам. При этом в начале 80-х годов во всех районах отмечается
максимальный уровень загрязнения атмосферного воздуха контролируемыми веществами,
выбрасываемыми промышленными предприятиями (взвешенные вещества, сернистый
ангидрид, окись углерода, двуокись азота, фенол, аммиак, хлор, хлористый водород) и
наименьший уровень загрязнения веществами, выбрасываемыми преимущественно
автотранспортом (формальдегид, бенз(а)пирен). В последующие годы отмечается
существенное снижение концентраций промышленных загрязнителей в атмосферном
воздухе и рост концентраций вредных веществ, выбрасываемых автотранспортом. Данное
обстоятельство объясняется проведением комплекса природоохранных мероприятий в 80-е
годы и снижением объёмов промышленного производства в 90 - 2000-е годы, с одной
стороны, и увеличением численности автотранспорта и интенсивности его движения в 2000е годы, с другой стороны.
Увеличение концентраций окиси углерода в атмосферном воздухе в последние годы
на фоне снижения уровня промышленного производства также связано с увеличением
интенсивности движения автотранспорта.
Таблица 1.3
Загрязнение атмосферного воздуха в Центральном и Заводском районах
г. Новомосковска в динамике по годам
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
№
п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
Ингредиенты
Взвешенные вещества
Сернистый ангидрид
Окись углерода
Аммиак
Двуокись азота
Фенол
Формальдегид
Бенз(а)пирен (мкг/ м3 )
Хлор
Хлористый водород
Ингредиенты
Взвешенные вещества
Сернистый ангидрид
Окись углерода
Аммиак
Двуокись азота
Фенол
Формальдегид
Бенз(а)пирен (мкг/ м3 )
Хлор
Хлористый водород
Класс
опасности
3
3
4
4
2
2
2
1
2
2
Класс
опасности
3
3
4
4
2
2
2
1
2
2
ПДКс.с.
мг/м3
0,10
0,05
3,0
0,04
0,04
0,003
0,003
0,001
0,03
0,2
ПДКс.с.
мг/м3
0,10
0,05
3,0
0,04
0,04
0,003
0,003
0,001
0,03
0,2
Концентрация, мг/м3
1981 г.
1991 г.
Ц
З
Ц
З
0,28
0,36
0,09
0,20
0,05
0,09
0,003
0,025
2,0
3,0
0,8
1,0
0,03
0,15
0,02
0,06
0,05
0,26
0,04
0,02
0,004
0,007
0,002
0,003
0,003
0,003
0,007
0,005
0,0007
0,0007
0,0012
0,001
0,24
0,007
0,141
0,042
Концентрация, мг/м3
2001 г.
2008 г.г.
Ц
З
Ц
З
0,05
0,08
0,06
0,010
0,002
0,025
0,001
0,020
1,0
2,0
1,5
1,2
0,01
0,06
0,01
0,06
0,03
0,03
0,03
0,03
0,003
0,003
0,002
0,003
0,007
0,006
0,008
0,008
0,0012
0,0011
0,0013
0,0012
0,002
0,001
0,031
0,02
Примечание:
Ц – Центральный район;
З – Заводской район.
5
Наличие в атмосферном воздухе г. Новомосковска большого количества органических
веществ подтвердили проведённые хроматомасс-спектрометрические исследования
атмосферного воздуха на базе НИИ ЭЧиГОС им. А.Н. Сысина РАМН, позволившие
идентифицировать в общей сложности 74 органических соединений, основную массу
которых составляют углеводороды (предельные, непредельные, циклопарафины) – 25
соединений (33,8%), ароматические углеводороды – 20 соединений (27,0%),
галогенопроизводные углеводородов (хлорированные, смешанные) – 7 соединений (9,5%),
альдегиды и кетоны – 10 соединений (13,5%), спирты и фенолы – 4 (5,4%), органические
кислоты и сложные эфиры – 4 (5,4%).
Концентрации органических соединений в атмосферном воздухе во всех районах
наблюдения составляют десятые, сотые и тысячные доли миллиграмма в одном кубическом
метре воздуха. Вместе с тем, необходимо отметить, что концентрации этих веществ
существенно различаются между собой и наименьшие - в Центральном районе.
Концентрации ряда органических соединений, имеющих ПДК и ОБУВ, в некоторых
районах находятся на уровне гигиенических нормативов и превышают их, в частности,
изопрен на пос. Гипсового комбината (1,25 ОБУВ), 1,2,4-триметилбензол, этилбензол, бензол
и нафталин на пос. Огнеупорного завода (1,0 ПДК, 1,5 ПДК, 1,6 ПДК и 16,7 ПДК
соответственно), ацетальдегид на пос. Огнеупорного завода и в Заводском районе (по 4,0
ПДК), и гексаналь в Центральном районе, на пос. Гипсового комбината, в Заводском районе
(по 3,0 ПДК) и на пос. Огнеупорного завода (5,0 ПДК).
Установлено, что органические соединения, поступающие в атмосферный воздух от
источников загрязнения, подвергаются трансформации под воздействием климатических и
метеорологических факторов. Так, в тёплое время года значительно увеличивается
количество и концентрации органических соединений, в первую очередь углеводородов и
альдегидов, тогда как в холодное время года происходит увеличение количества
концентраций ароматических углеводородов при значительном снижении количества
альдегидов.
Основными источниками загрязнения атмосферного воздуха органическими
соединениями в городе являются выбросы промышленных предприятий, в первую очередь
ОАО НАК «Азот», ООО «Оргсинтез» и автотранспорта. Поэтому в настоящее время,
несмотря на снижение объёмов промышленных выбросов, уровень загрязнения
атмосферного воздуха органическими соединениями должен оставаться достаточно высоким
в связи с увеличением интенсивности движения автотранспорта.
Наличие в атмосферном воздухе невысоких концентраций хлора и хлористого
водорода, вследствие выбросов хлорного производства НАК «Азот», характерно только для
Заводского района в связи со значительным удалением производства от других районов
города (6 – 12 км).
Качество атмосферного воздуха в районах наблюдения имеет принципиальные
отличия между собой по составу загрязняющих его взвешенных веществ. Несмотря
на распространение взвешенных веществ в атмосфере на значительном удалении от
высотных организованных источников выброса и существование процессов перемешивания
пылевых частиц, состав взвешенных веществ в атмосферном воздухе Заводского района
представлен преимущественно выбросами Новомосковской ГРЭС (зола подмосковных
углей), на пос. Гипсового комбината – выбросами гипсового комбината (пыль гипса), на пос.
Огнеупорного завода – выбросами огнеупорного завода (пыль шамота).
Новомосковская ГРЭС первоначально была рассчитана для работы на твёрдом
топливе с использованием местного сырья – подмосковных углей. По данным научноисследовательского теплотехнического института им. Ф. Э. Дзержинского качество
подмосковных углей, используемых в 80 - 90-е годы, характеризуется высоким содержанием
влаги, высокой зольностью, сернистостью при низкой теплотворной способности, что
приводит к образованию большого количества золы и сернистого ангидрида при сжигании
топлива. Высокое содержание летучих веществ в используемом топливе способствует
6
увеличению количества поступающих в атмосферу смол и сажи. Химический состав золы
подмосковных углей характеризуется высоким содержанием двуокиси кремния, окиси
алюминия, окиси железа, цинка, марганца, ванадия, хрома, свинца и других металлов.
Дисперсный состав золы подмосковного угля в атмосферном воздухе зависит от
степени удалённости от ГРЭС. В целом, дисперсный состав золы представлен
преимущественно мелкими (менее 5 мкм) и средними фракциями, имеющими наибольшее
гигиеническое значение с точки зрения длительности нахождения во взвешенном состоянии
в атмосферном воздухе, с одной стороны, проникновения при вдыхании и задержания в
альвеолах лёгких и верхних дыхательных путях человека, с другой стороны. Доля зольных
частиц размером более 50 мкм (крупная фракция) на удалении 1 км и далее от источника
выброса незначительна.
Удельный вес мелких фракций золы возрастает с увеличение расстояния от ГРЭС. На
удалении 10 км (Центральный район, пос. Огнеупорного завода) удельный вес мелких
фракций золы в атмосферном воздухе (80,3%) выше, чем на расстоянии 4 км (пос. Гипсового
комбината) – 63,6% и 1 – 2 км (Заводской район) – 30,8 – 34,8%.
Пыль гипса в атмосферном воздухе по данным Всероссийского НИИ минерального
сырья им. И.М. Федоровского содержит различный фазовый состав гипса Новомосковского
месторождения, доломит и незначительную часть (2%) двуокиси кремния. В своей основе
она представляет собой пыль гипсового вяжущего (CaSO4*0,5 H2O), получаемого при
нагревании в гипсоварочных котлах ОАО «КНАУФ ГИПС Новомосковск» гипса (CaSO4*2,0
H2O) с потерей трёх четвертей содержащейся в нём кристаллизационной воды.
По данным экоаналитической лаборатории Московского ГУП «Промотходы» в
составе гипсовой пыли присутствуют металлы – цинк, свинец, никель, хром, медь.
Дисперсный состав пыли гипса представлен только мелкими (31,6%) и средними (68,4%)
фракциями.
В составе пыли шамота, получаемого при обжиге огнеупорных глин кировоградского
месторождения на ОАО «Новомосковскогнеупор» по данным Новомосковского филиала
Российского химико-технологического университета им. Д.И. Менделеева содержится
большое количество двуокиси кремния (58,9%) и окиси алюминия, значительно меньше –
окиси железа и окиси титана, содержание других примесей незначительно.
Дисперсный состав пыли шамота представлен преимущественно средними (54,0%) и
крупными (41,5%) фракциями.
По результатам исследования атмосферного воздуха методом атомно-абсорбционного
анализа установлено, что концентрации металлов в атмосферном воздухе в жилых районах
города ниже ПДК и составляют десятые и сотые доли их за исключением свинца.
Концентрации свинца в атмосферном воздухе пос. Огнеупорного завода находятся на уровне
1,0 ПДК и превышают ПДК в атмосферном воздухе пос. Гипсового комбината и Заводского
района в 1,33 раза, Центрального района – в 1,67 раза. В атмосферном воздухе Центрального
района по сравнению с другими районами наблюдения имеют место более высокие
концентрации железа (до 3 раз), магния (до 5 раз), марганца (до 2 раз), меди (до 8 раз),
никеля (до 1,5 раза) и цинка (до 6 раз).
При оценке загрязнения атмосферного воздуха в районах наблюдения необходимо
учитывать эффект суммации действия, которым обладают следующие группы веществ в
многокомпонентной смеси:
 аммиак, формальдегид;
 двуокись и окись азота, мазутная смола, сернистый ангидрид;
 двуокись азота, сернистый ангидрид;
 двуокись азота, сернистый ангидрид, окись углерода, фенол;
 сернистый ангидрид, фенол.
Сравнивая суммарные показатели загрязнения атмосферного воздуха в жилых города
в динамике по годам (табл. 1.4), необходимо отметить наиболее высокие уровни загрязнения
7
атмосферы в 1981 г. с тенденцией к снижению в последующие годы и ростом в конце 2000-х
годов.
Таблица 1.4
Суммарные показатели загрязнения атмосферного воздуха
в отдельных районах г. Новомосковска в динамике по годам.
Районы наблюдения
Центральный район
Заводской район
1981
Ксум.
Р
4,88
3,30
12,12 12,01
Годы наблюдения
1991
2001
Ксум.
Р
Ксум.
Р
4,40 3,64 4,26 3,60
5,12 3,42 4,89 3,49
2008
Ксум.
Р
4,52 4,06
5,42 4,37
Уровни суммарного загрязнения атмосферного воздуха по индексу Р с учётом числа
загрязняющих веществ в городе в своём большинстве оцениваются как слабые (табл. 1.5).
Исключение составляют умеренный уровень загрязнения атмосферного воздуха в Заводском
районе в 1981г.
Таблица 1.5
Уровни суммарного загрязнения атмосферного воздуха
по индексу Р в отдельных районах г. Новомосковска в динамике по годам
Районы наблюдения
Центральный район
Заводской район
Уровни суммарного загрязнения
1981 г.
1991 г.
2001 г.
слабый
слабый
слабый
умеренный
слабый
слабый
2008 г.
слабый
слабый
3.2. Питьевая вода.
Существенная роль в определении химического состава подземных вод принадлежит
естественным геохимическим провинциям, характеризующимся избыточным содержанием
или дефицитом различных химических соединений в геологических водовмещающих
породах.
В последние годы большое внимание уделяется опасности образующихся в процессе
хлорирования питьевой воды галогенизированных органических соединений, многие из
которых являются канцерогенными, мутагенными или тератогенными веществами, а также
активными токсикантами. Многочисленные исследования показали, что главным исходным
материалом для подобных реакций в воде являются гуминовые вещества (сами гуминовые
вещества, а также их продукты распада и аналогичные соединения), широко представленные
в воде поверхностных водоёмов и отсутствующие в воде подземных водоносных горизонтов.
В большинстве случаев галогенпроизводные углеводородов обнаруживаются в
питьевой воде в очень незначительных количествах. Было бы неразумным переоценивать
риск от следов слабых канцерогенов и предлагать научно не подтверждённые немедленные
ограничительные мероприятия.
Хозяйственно – питьевое водоснабжение г. Новомосковска осуществляется из
подземных водоносных горизонтов, преимущественно упинского. Город обеспечивается
питьевой водой из 5 водозаборов (Шатовский, Любовский, Юдинский, Белоколодезный,
Ключёвский) и группы одиночных артезианских скважин. Суммарный дебит всех
эксплуатируемых артскважин составляет 55,5 тыс. м3/сутки.
Качество воды из упинского водоносного горизонта характеризуется наличием
сероводородного запаха и привкуса (3 – 4 балла), повышенным содержанием железа (4,0 –
8,0 мг/л), высокой жёсткостью (9,0 – 12,0 мг-экв./л), низким содержание фтора (0,19 – 0,79
8
мг/л) при гигиенически допустимом минимуме 1,0 мг/л. В отдельных районах города (пос.
Огнеупорного завода) единственным высокодебитным водоносным горизонтом является
заволжский, качество которого характеризуется высокой жёсткостью (до 24,0 мг-экв./л),
минерализацией ( до 2 300 мг/л), высоким содержанием сульфатов (до 600,0 мг/л).
На всех городских водозаборах подаваемая населению вода проходит очистку на
станциях обезжелезивания, которые обеспечивают доведение её качества до гигиенических
нормативов по органолептическим показателям и содержанию железа, а также
эпидемическую безопасность воды путём её хлорирования перед подачей в
распределительную сеть.
Вместе с тем, длительная удалённость водозаборов от города и имеющиеся перебои в
водоснабжении являются причиной вторичного загрязнения
питьевой воды в
водопроводной сети за счёт вымывания осадка соединений железа со стенок водопроводных
труб.
Как следствие, качество питьевой воды во всех района не соответствует
гигиеническим нормативам по ряду органолептических, и санитарно-химических
показателей (табл. 2.1). При этом в динамике по годам качество питьевой воды претерпевало
существенные изменения.
По данным лабораторного контроля с использованием методов атомно –
абсорбционной спектрофотометрии до середины 1990-х годов во всех районах города в
питьевой воде обнаруживались металлы, нормируемые по санитарно - токсикологическому
признаку вредности: кадмий (2 класс опасности), свинец (2 класс опасности), ртуть (1 класс
опасности). Содержание кадмия в разных районах города составляло 2,0 – 4,0 ПДК, свинца –
1,0 – 1,67 ПДК, ртути – 0,2 – 1,2 ПДК. В настоящее время концентрации данных металлов
составляют десятые и сотые доли от допустимых гигиенических нормативов.
Наиболее вероятной причиной загрязнения питьевых вод кадмием, свинцом и ртутью
в 80-90-е годы являлись, вероятнее всего, минералогические особенности водовмещающих
пород, в связи с расположением эксплуатируемых водоносных горизонтов в зоне угленосных
свит подмосковного угольного бассейна. В пользу данного вывода свидетельствуют высокие
концентрации кадмия в воде водопонизительных скважин угледобывающих шахт, свинца и
ртути – в отвалах угольных пород. Наиболее высокие концентрации данных металлов
обнаруживались в питьевой воде из артезианских скважин в весенние время года сразу после
паводкового периода. В 80-е годы и до начала 90-х годов на территории Новомосковского
района действовало 4 угледобывающие шахты, в процессе эксплуатации которых постоянно
проводилась откачка большого количества шахтных вод в поверхностные водоёмы. В
течение нескольких лет после закрытия последней действующей угледобывающей
шахты концентрации кадмия, свинца и ртути в питьевой воде резко снизились.
Кроме того, в качестве возможной причины загрязнения питьевых вод кадмием,
свинцом и ртутью можно рассматривать сброс производственных сточных вод НПО
«Азот» и ПО «Оргсинтез», в которых данные металлы в те годы присутствовали в высоких
концентрациях, в Шатское водохранилище. Загрязнение могло происходить за счёт
инфильтрации металлов, из воды и донных отложений Шатского водохранилища в
подземные водоносные горизонты. Против данной версии говорит присутствие токсичных
металлов в воде артезианских скважин, расположенных на значительном удалении от
Шатского водохранилища.
Таблица 2.1.
Качество питьевой воды в водопроводной сети г. Новомосковска в динамике по годам.
№
1
2
3
Ингредиенты
Запах в баллах
Привкус в баллах
Цветность, град.
Гиг.
норматив
2
2
20
Годы наблюдения
1981
1991
2001
2008
2-3
2-3
8 - 17
2-3
2-3
5 - 12
2-3
2-3
5-7
2–4
2–5
5 – 45
9
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Мутность, мг/л
Водородный пок-ль
Сухой остаток, мг/л
Жёсткость, мг-экв./л
Окисляемость, мг/л
Хлориды, мг/л
Сульфаты, мг/л
Железо, мг/л
Марганец, мг/л
Медь, мг/л
Цинк, мг/л
Нитраты, мг/л
Никель, мг/л
Фториды, мг/л
Молибден, мг/л
Мышьяк, мг/л
Стронций, мг/л
Кадмий, мг/л
Свинец, мг/л
Ртуть, мг/л
1,5
6–9
1000
7,0
5,0
350
500
0,3
0,1
1,0
5,0
45
0,1
1,5
0,25
0,25
7,0
0,001
0,03
0,0005
0,2 - 3,5
0,2 - 3,5
7,3 - 7,8
6,9 - 7,7
713 - 1075
766 - 2295
8,4 – 16,4
8,1- 22,1
2,4 - 3,0
1,1 - 2,5
85 - 205
71 - 519
129 - 285
106 - 485
0,05 – 1,5
0,1 – 1,5
0,05 - 0,16
0,02 - 0,09
0,001-0,130 0,001-0,080
0,007-0,016 0,018-0,034
<0,01 - 2,0 <0,01 - 12,1
0,001-0,006 0,001-0,004
0,23 – 0,32 0,19 – 0,31
<0,005-0,03 <0,005-0,03
<0,005
<0,005
0,8 – 1,9
0,3 – 0,4
0,002-0,004 0,002-0,004
0,03 - 0,035 0,04 - 0,05
0,0004- …5 0,0001- …6
0,2 - 6,2
6,9 - 7,4
574 - 1663
7,4 – 19,3
1,7 – 2,0
62 - 255
121 - 476
0,1 – 2,9
0,01 – 0,11
0,001-0,110
0,002-0,005
<0,01 - 28,4
0,001-0,003
0,60 – 0,79
<0,005-0,03
<0,005
0,8 - 1,8
0,0002- …9
0,0001- …7
0,00001- ..8
0,6 – 5,0
6,5 – 7,5
465 – 1510
5,7 – 23,2
1,7 – 2,4
17 – 197
84 – 594
0,02 – 3,6
0,01 – 0,12
0,001–0,010
0,003-0,020
<0,01 – 33,7
0,001-0,010
0,23 – 0,52
<0,005-0,03
<0,005
0,7 – 2,5
0,0001- …2
0,0001-0,015
<0,00001
С целью уточнения наличия органических соединений в подаваемой населению
питьевой воде проведено хромато - масс спектрометрическое исследование питьевой воды,
отобранной на водопроводной насосной станции Шатовского водозабора после
хлорирования (табл. 2.2). По результатам исследования идентифицировано 8 органических
соединений, относящихся к альдегидам и кетонам, ароматическим углеводородам и
галогенопроизводных углеводородов, причём последние составляли 50% (4 вещества) от
обнаруженных веществ. Из 8 органических соединений 6 (75%) имеют гигиенические
нормативы. Концентрации веществ, имеющих ПДК и ОДУ, не превышают природный
уровень, составляют сотые и тысячные доли нормативов и не представляют собой значимой
гигиенической проблемы.
Таблица 2.2
Содержание органических соединений в питьевой воде г. Новомосковска
№
1
2
3
4
5
6
7
8
Органические соединения
Ацетон
Ароматические углеводороды
Бензол
Ксилол
Толуол
Галогенопроизводные
углеводородов
1,1-дихлрэтан
1,2-дихлрэтан
трихлорэтилен
хлороформ
ПДК
мг/л
2,2
Класс
опасности
3
0,01
0,05
0,5
2
3
4
следы
0,003
0,002
0,06
0,06
2
2
следы
следы
следы
0,002
Концентрации, мг/л
0,001
Оценивая качество питьевой воды в различных районах города по суммарным
показателям токсичности химических веществ 1 и 2 класса опасности (табл. 2.3), необходимо
отметить наиболее высокие значения показателя за весь период наблюдения на пос.
Огнеупорного завода. В последние годы во всех районах города за исключением посёлка
10
Гипсового комбината произошло значительное
токсичности химических веществ в питьевой воде.
снижение
суммарного
показателя
Таблица 2.3
Суммарные показатели токсичности химических веществ 1 и 2 класса опасности
в питьевой воде г. Новомосковска в динамике по годам (∑Сфакт./Сдоп.)
Районы наблюдения
Центральный район
пос. Огнеупорного завода
пос. Гипсового комбината
Заводской район
1981
5,62
6,25
4,13
4,77
Годы наблюдения
1991
2001
6,26
1,17
7,83
1,62
4,08
0,92
4,82
1,11
2008
0,89
1,44
1,18
0,84
В эпидемическом отношении качество питьевой воды во всех районах наблюдения
характеризуется стабильностью и устойчивостью. В целом по городу за весь период
наблюдения количество исследованных проб питьевой воды, не соответствующих
гигиеническим нормативам по микробиологическим показателям, по данным органов
Роспотребнадзора, составляло 0,5 – 1,7% от всего объёма лабораторных исследований
питьевой воды (2000 – 2300 проб в год).
3. Почва.
Одним из распространённых видов антропогенного загрязнения является поступление
в почву тяжёлых металлов. Сюда относится большая группа химических элементов с
атомной массой более 50 (ртуть, свинец, олово, кадмий, медь, кобальт, марганец, хром, цинк,
никель, селен, молибден и др.). Загрязнение почв тяжёлыми металлами имеет различные
источники: отходы металлообрабатывающей промышленности, промышленные выбросы,
продукты сгорания топлива, автомобильные выхлопы отработанных газов, орошение
земледельческих угодий сточными водами, применение пестицидов, внесение в почву в
качестве удобрений ила станций очистки сточных вод, использование фосфорных и
органических удобрений. Почти все металлы можно найти в золе угля и нефти и порой в
концентрациях, которые экономически оправдывают извлечение металлов из золы.
В почве г. Новомосковска на территории жилой застройки отмечается повышенное
содержания меди, цинка и никеля, что связанно с минералогическими особенностями
подмосковного угольного бассейна. Содержание промышленных загрязнителей, в первую
очередь, свинца, кадмия и ртути, не превышает гигиенических нормативов (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Содержание химических веществ в почве г. Новомосковска, мг/кг.
№ п/п
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Химические вещества
Нитраты (валовое содержание)
Сульфаты (в пересчёте на серу)
Медь (подвижная форма)
Цинк (подвижная форма)
Никель (подвижная форма)
Свинец (валовое содержание)
Кадмий (подвижная форма)
Ртуть (валовое содержание)
Мышьяк (валовое содержание)
Гигиенический норматив
130,0
160,0
3,0
23,0
4,0
130,0
2,0
2,1
10,0
Содержание
18,7 – 30,6
1,2 – 1,8
10,6 – 11,9
33,2 – 62,5
12,1 – 15,0
1,6 – 16,3
0,2 – 1,7
< 0,025
< 0,003
11
По микробиологическим, гельминтологическим и энтомологическим показателям
состояние почвы в жилых районах города относительно безопасно в эпидемическом
отношении.
4.Продукты питания.
Содержание микроэлементов в продуктах питания зависит от местности, в которой
выращен или получен пищевой продукт, режима хранения, транспортировки и способа
технологической переработки.
Актуальность проблемы загрязнения почвы тяжёлыми металлами заключается в том,
что поступление токсикантов в организм человека происходит чаще всего по сложной
системе: почва – растение – человек; почва – растение – животное – человек; почва – вода –
человек; почва – воздух – человек.
Присутствие токсикантов в пищевых продуктах в количествах, в 2 - 3 раза
превышающих фоновые, нежелательно, а в превышающих ПДК – недопустимо. 8 из них (ртуть, кадмий, свинец, мышьяк, медь, стронций, цинк, железо) объединённая комиссия
ФАО и ВОЗ по пищевому кодексу включила в число тех компонентов, содержание которых
контролируется при международной торговле продуктами питания.
Население г.Новомосковска до начала 90-х годов использовало для питания основные
пищевые продукты преимущественно местного производства. В последующие годы
удельный вес продуктов питания местного производства значительно снизился за счёт
массового появления на торговом рынке привозных продуктов из других регионов.
Результаты атомно - абсорбционных исследований продуктов питания, производимых
в Новомосковском районе, показали определённую степень их загрязнения в 80-90-е годы
кадмием, свинцом и ртутью, когда были случаи обнаружения их содержания в овощах,
молоке, мясе и мясе птицы на уровне 1,0 -1,5 ПДК. В настоящее время концентрации данных
металлов в продуктах питания не превышают ПДК. Содержание меди и цинка в продуктах
питания за весь период наблюдения составляет десятые доли ПДК, мышьяка – ниже
чувствительности используемого метода лабораторного контроля.
Содержание нитратов в овощной продукции Новомосковского района за период с
1981 г. по 2008 г. имеет выраженную тенденцию к снижению (табл. 4.1). Средние
концентрации нитратов в исследованных видах овощей никогда не превышали допустимых
уровней. Вместе с тем, максимальные концентрации нитратов, обнаруженные при
исследовании картофеля и моркови, превышали допустимые уровни в 80-е годы в 3,5 – 3,8
раза, в свекле, капусте и огурцах в 80-90-е годы - в 1,2 – 3,7 раза. В последние годы фактов
высокого содержания нитратов в продуктах питания не установлено, что связано, в первую
очередь, с существенным сокращением объёмов внесения минеральных и органических
удобрений в почву сельхозугодий.
Таблица 4.1.
Содержание нитратов в овощной продукции Новомосковского района
в динамике по годам
Овощная
продукция
Картофель
Морковь
Капуста
Свекла
Огурцы
ПДК,
мг/кг
250
250
500
1400
400
1981 г.
1991 г.
2001 г.
2008 г.
171,3
130,8
306,1
685,2
284,6
105,3
90,7
206,1
584,8
248,3
65,6
65,7
201,5
333,2
192,8
60,2
58,4
200,8
306,5
161,3
12
5.Радиационная обстановка.
Территория Новомосковского района попала в 1986 году в зону выпадения
радиоактивных осадков вследствие аварии на Чернобыльской АЭС. Радиоактивное
загрязнение территорий выбранных районов наблюдения было относительно равномерным.
В мае 1986 года максимальная мощность дозы гамма излучения составляла 1000 – 1500
мкР/час при загрязнении почвы цезием-137 на уровне 2,5 – 6,25 Ки/км2 (данные института
экспериментальной метеорологии г. Обнинск). В связи с тем, что основная дозовая нагрузка
в первые месяцы после аварии формировалась за счёт изотопа йода-131 с периодом
полураспада около 8 суток, в августе 1986 года гамма - фон снизился до 50 мкР/час. В
последующие годы уровень гамма - фона на территории города поддерживался за счёт
долгоживущих радиоизотопов цезия-137 и стронция-90 с тенденцией к снижению вследствие
естественного радиоактивного распада (табл. 5.1). Более низкие уровни гамма - фона в
зимний период года объясняются экранирующим эффектом снежного покрова. В 1997-98 г.г.
был достигнут наблюдаемый уровень гамма - фона на территории Тульской области до
аварии на Чернобыльской АЭС – 15 мкР/час.
Таблица 5.1
Мощность экспозиционной дозы гамма - излучения
на территории г.Новомосковска в динамике по годам
Годы наблюдения
1986
1987-88
1991-92
1997-98
2001-02
2007 - 08
Уровень гамма - фона, мкР/час
лето
зима
1000 - 1500 (март) –
50 (август)
30 – 50
17 – 23
15 – 17
14 – 16
12 - 15
40 – 50
30 – 40
13 – 17
12 – 15
12 – 15
12 - 13
Средняя плотность загрязнения почвы цезием-137 на территории города имеет
тенденцию к снижению, также обусловленную радиоактивным распадом выпавших
радиоизотопов (табл. 5.2).
Таблица 5.2
Фактическое загрязнение почвы цезием-137
на территории г. Новомосковска в динамике по годам
Годы наблюдения
1986
1987 - 88
1991 - 92
1997 - 98
2001 - 02
Плотность загрязнения Cs137, Ки/км2
минимум
среднее
2,50
4,60
1,22
4,59
0,61
3,53
0,55
3,15
2,91
максимум
6,25
8,76
8,03
7,15
Уровни загрязнения радионуклидами основных продуктов питания и питьевой воды
приведены в табл. 5.3. Необходимо отметить, что в последующие годы после аварии на
Чернобыльской АЭС нормативы содержания радионуклидов в продуктах питания и
питьевой воде неоднократно снижались и в настоящее время соответствуют рекомендациям
Международной комиссии по радиационной защите.
Учитывая различия в используемом инструментально оборудовании и утверждённых
методиках определения радионуклидов в объектах окружающее среды в разные годы
13
наблюдения, можно утверждать, что питьевая вода в г. Новомосковске, забираемая из
подземных водоносных горизонтов, не была загрязнена радионуклидами. Основную часть
дозы внутреннего облучения население г. Новомосковска получило при употреблении
местных продуктов питания.
Таблица 5.3
Содержание радионуклидов в основных продуктах питания и питьевой воде
в г. Новомосковске в динамике по годам
Годы
наблюдения
Нормативный
документ
1986
Содержание радионуклидов, Бк/кг (л)
молоко
овощи
вода питьевая
С
норматив
С
норматив
С
норматив
ВДУ-86
1480
3700
2480
3700
30
80
1987
ВДУ-86
110
3700
525
3700
26
80
1988
ВДУ-88
67
370
170
740
19
20
1991
ВДУ-91
30
370
52
600
19
20
1992
ВДУ-91
26
370
22
600
19
20
7
50
9
320
4
8
5–6
<3
100
6–7
120
<3
11
100
<3
120
<3
11
СанПиН
2.3.2.560-96
2001 - 02
СанПиН
2007 - 08 2.3.2.107801
1997 - 98
Проведённые расчёты средней годовой эффективной эквивалентной дозы облучения
(СГЭЭД) населения г. Новомосковска, в том числе детского, за счёт дозы внешнего и
внутреннего облучения вследствие аварии на Чернобыльской АЭС свидетельствуют о
максимальной радиационной нагрузке в момент аварии и первые годы после неё (табл. 5.4).
Именно эта доза и будет определять возникновение стохастических эффектов радиационного
воздействия на население данного и последующих поколений.
Таблица 5.4
Средняя годовая эффективная эквивалентная доза облучения населения
г. Новомосковска вследствие аварии на ЧАЭС в динамике по годам
Годы наблюдения
1986
1987 - 88
1991 - 92
1997 - 98
2001 - 02
СГЭЭД, мЗв/год
5,0
3,0
0,7
0,2
0,09
 - по результатам математического ретроспективного моделирования.
К 2001-02 г.г. вклад радиоактивного загрязнения территории в годовую дозу
облучения населения составил только 0,09 мЗв/год. Наиболее значимыми источниками
излучения к этому периоду стали естественные источники радиации (2,2 мЗв/год) и
рентгенологические медицинские процедуры (1,2 мЗв/год).
Таким образом, анализ полученных результатов показал, что основным фактором
окружающей среды, оказывающим в большей степени влияние на состояние здоровья
14
населения в г. Новомосковске, является химическое загрязнение атмосферного воздуха и, в
меньшей степени, питьевой воды.
Кроме того, достаточно высокий уровень радиационного воздействия в 1986 году в
результате радиоактивного загрязнения местности выпавшими после аварии на
Чернобыльской АЭС радионуклидами, несомненно, вызвал негативные изменения в
организме населения, в первую очередь, детского, проживающего на момент аварии в
городе, а также родившегося в течение нескольких лет после аварии, в первую очередь, до
конца 1986 года. Негативные проявления воздействия радиационного фактора на здоровье
населения, вероятнее всего, следует ожидать в более отдалённые сроки.
15