Для подземных вод региона характерно также высокое содержание других микрокомпонентов, таких как свинец (до 25 ПДК), барий (более 100 ПДК), марганец (75 ПДК), литий (20 ПДК), титан (более 30 ПДК) и др. Значительную экологическую опасность представляет высокое содержание макрокомпонентов в подземных водах региона. Так, максимальное содержание хлоридов зафиксировано в Красноармейском районе на участке Самарский-Капитальный, где ПДК превышена в 211 раз. Есть свидетельства того, что хлор может разрушать белки нашего организма и неблагоприятно влиять на кожу и волосы. Исследования американских ученых показали, что хлор-ион и его соединения нарушают обмен веществ, а также могут вызывать рак и другие болезни. Поскольку для подземных вод угленосных отложений Донбасса характерно возрастание минерализации с глубиной, то увеличение глубины отработки угольных пластов в водах, откачиваемых из шахт и сбрасываемых в гидрографическую сеть, увеличивается содержание хлор-иона. Уже сейчас почти половина шахт региона сбрасывает воды, в которых содержание Cl- превышает ПДК до 52,6 раз.
Среднее содержание сульфат-иона в водах зоны гипергенеза для Донбасса составляет 554,0 мг/л, в подземных водах г. Донецка – 1182,5?2601,2 мг/л (при ПДК=500 мг/л).
Высокие содержания указанных компонентов характерны, в первую очередь, для районов с интенсивной тектонической нарушенностью, способствующей разгрузке по зонам разломов вод глубоких горизонтов, значительно обогащенных различными компонентами, а также для районов с высоким содержанием указанных элементов в углях, так как разработка последних способствует более интенсивному переходу элементов в подземные воды. Например, в водах Рассыпнянского-Нижнего и Ольховатского участков в превышающих ПДК концентрациях встречены кобальт, ванадий, титан, марганец, никель, а также стронций, барий и фтор.
4 Методика эколого-геохимического картирования почв и его результаты
Почвы, являясь главным депонирующим компонентом природной среды, хранят в себе основной объем информации о физико-химических изменениях окружающей среды за весь период техногенеза. Они, как никакой другой компонент окружающей среды, требуют детального экологического исследования и постоянного наблюдения Мониторинга).
Методика эколого-геохимического картирования почв, проведенного в пределах Донецко-Макеевского района, занимающего площадь более 1000 км2 и являющегося одним из крупнейших горно-промышленных регионов не только Украины, но и Европы в целом, заключалась в следующем:
1. Отбор проб из верхнего почвенного горизонта (А) с глубины до 5 см по сети 200х200-100х100м. Всего было отобрано около 20000 почвенных проб.
2. Определение с помощью спектрального метода 37 химических элементов (анализатор PGS-2): Ag, Mo, Pb, Ni, Cr, V, Sn, Be, Ga, Yb, Bi, Ge, Sc, Ta, In, B, Mn, Cu, W, Mg, Cd, Al, Fe, Co, Si, Nb, La, Y, Li, Ta, Zr, Ce, Sb, Hf, Sr, P, Th, U, Ti, As, Na, Ba, Ca, F.
3. Определение ртути с помощью атомно-абсорбционного метода (анализатор РАФ-1).
4. Определение с помощью атомно-абсорбционного (анализаторы AAS- 1, AAS-3, Hitachi-7000) и спектрофотометрического методов (анализатор СФ- 26) в пробах из очагов высокой степени загрязнения As, Cd, Sr, Sb, Zn, Cu, P, Mo, Ni, Cr, Mn, Mg, Ag, Bi, Sn.
5. В почвенных пробах, отобранных по сети 1000х1000м, изучались распределение аммоний-, нитрат-, нитрит-, хлор-иона.
6. Обработка аналитических данных и построение эколого- геохимических карт.
5 Результаты исследований
Эколого-геохимическое картирование района по данным около 20000 проб, с исследованием распределения в почвах 44 химических элементов, а также соединений азота и хлоридов показали:
1. Изменения химического состава почв под воздействием многообразных техногенных процессов произошли практически на всей исследованной территории, что характерно также для всего региона в целом. Почти на 50% ее площади химические изменения почв достигли средней, высокой и чрезвычайно высокой степени. В их загрязнении, равно как и других компонентов окружающей среды, участвуют 26 химических элементов, а также нитраты, нитриты, аммонийный азот и хлориды.
2. Наиболее высокой активностью среди металлов в техногенных физико-химических изменениях почв обладают ртуть, свинец, цинк, мышьяк, германий, молибден и серебро.
3. Результаты гигиенической оценки свидетельствуют, что на 15% урбанизированной части территории согласно нормативам Минздрава жизнедеятельность населения подвержена опасности в связи с высокой степенью загрязнения почв металлами (образованием опасных и чрезвычайно опасных очагов химического загрязнения).
4. Установлено, что основная роль в происшедших химических изменениях почв и других компонентов биосферы региона принадлежит угледобыче и углепотреблению (промышленному и бытовому) экологически "грязных" углей Донбасса (геохимически специализированных на ртуть, мышьяк, серу, германий, молибден, бериллий, а отдельные марки — также на литий, таллий и скандий), а также черной и цветной металлургии.
Сравнение приведенных геохимических спектров почв в районе коксохимических заводов и в районе угледобывающих предприятий — шахт с усредненным геохимическим спектром почв г. Донецка показывает, что деятельность коксохимических заводов влияет на накопление в почвах Нg, Аs, SЬ, Gе, Zn и др., в то время как в районах шахт накапливаются преимущественно Нg, Аs, SЬ, Сs, Gе и пр. Сходство представленных рядов накопления обусловлено, в первую очередь, высоким содержанием указанных элементов в углях Донбасса.
С целью оценки уровня химического загрязнения почв как индикатора неблагоприятного воздействия на здоровье населения, согласно Методическим указаниям МЗ СССР № 4266-87 от 13 марта 1987г. используются коэффициенты концентрации (Кс) элементов-загрязнителей и суммарный показатель загрязнения ими почв (Zс).
Базирующаяся на данных эколого-геохимических исследований карта экологической опасности почв г. Донецка составлена по показателю суммарного загрязнения Zс, представляющему собой суммарный коэффициент концентрации (Кс) 23 элементов-загрязнителей (кроме кальция, магния и алюминия) по всем почвенным пробам. На карте выделены участки различной степени (категории) загрязнения почв, где согласно медицинским нормативам МЗ СССР № 4266-87 изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения почв при различной величине Zс характеризуются как:
1) категория загрязнения почв допустимой опасности (Zс меньше 16) — не происходит изменений показателей здоровья населения;
2) умеренно опасная категория загрязнения почв (Zс 16—32) — увеличение общей заболеваемости населения;
3) опасная категория загрязнения почв (Zс 32—128) — увеличение общей заболеваемости, количества часто болеющих детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы;
4) чрезвычайно опасная категория загрязнения почв (Zс более 128) — увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертворожденных, гипотрофии новорожденных). Анализ карты, как показал химические изменения почв допустимой степени опасности (Zс 1 — 16) произошли на 85% площади данной территории — 280 км2.
В пределах остальной части городской территории — 50, 7км2 (15%) согласно указанным гигиеническим нормативам жизнедеятельность населения в различной степени подвержена опасности. На территории города выявлено 209 очагов загрязнения почв металлами, из которых 192 находятся в промышленно- жилых массивах (их общая площадь 48, 8 км2) и 17 — на территории (19 км2) полеводческих и лесотехнических ландшафтов.
Среди обнаруженных техногенных очагов в пяти (2с) загрязнения металлами достигло чрезвычайно опасной категории, в 47 — опасной и в остальных 157 — умеренно опасной. Очаги чрезвычайно опасной и опасной категорий, как правило, характеризуются сложным строением и нередко занимают значительные территории. Они имеют один или несколько эпицентров, которые часто пространственно контролируются источниками промышленных выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду. Общая площадь городской территории, в почвах которой содержание металлов соответствует умеренно опасной категории загрязнения, составляет 42, 6км2 (12, 9%), опасной — 7, 6 (2, 25) и чрезвычайно опасной — 0, 5 км2 (0, 16%).
Анализируя распространение отдельных элементов-загрязнителей, отметим, что в почвах региона зафиксированы превышающие ПДК содержания цинка (до 435 ПДК), мышьяка (до 100 ПДК), свинца (56 ПДК), кадмия (до 125 ПДК) и др.
Заключение
Таким образом, создавшаяся крайне неблагоприятная экологическая ситуация в Донбассе требует принятия соответствующих мер по ее улучшению, а также более тщательного изучения природных геологических условий, обусловливающих, и не в последнюю очередь, экологическое состояние региона. В июне 1998 г. в г. Орхусе (Дания) министры защиты окружающей среды разных стран мира подписали конвенцию "О доступе к информации, участии общественности в процессе принятия решений и доступе к правосудию по вопросам, касающимся окружающей среды". Ратификация Орхусской конвенции и ее практическое осуществление имеет очень важное значение для Донбасса и Украины в целом. Однако для улучшения создавшейся в регионе негативной обстановки необходимо не только знать современные экологические реалии, но и активно участвовать в практическом осуществлении природоохранных мероприятий, что будет способствовать устойчивому экологически безопасному развитию Донбасса и Украины.
Список литературы
1. Б.С.Панов, О.А.Шевченко, А.М.Дудик, С.А.Дудик, С.Ю.Селяков. "Современные экологические проблемы Донецкого Бассейна.", Геофизический журнал, 2003 г.
2. А.М.Дудик, С.Ю.Селяков и др. "Эколого-геохимическая инвентаризация компонентов окружающей среды г.Донецка и прогнозирование их изменений", ИГЭПД, Донецк, 1995г.
3. С.А.Дудик, научный руководитель О.А.Шевченко. "Особенности техногенных изменений почв Донецко-Макеевской ПГА.",сборник докладов Международной научной конференции, апрель 2002 г.