Размещено на http://www.allbest.ru/

Одной из важнейших экологических проблем Республики Казахстан является загрязнение объектов окружающей среды свинцом. Длительное функционирование промышленных предприятий, имеющих в составе выбросов свинец, использование этилированного свинца автотранспортом привело к загрязнению данным металлом значительных площадей, расположенных в различных областях республики. Особенно остро проблема свинцового загрязнения объектов окружающей среды стоит в Южно-Казахстанской области, где в результате многолетней работы свинцового комбината сложилась зона "исторического" загрязнения свинцом почвы на значительной территории г. Шымкента.

Опасность свинцового загрязнения обусловлена высокой токсичностью элемента для человека, в первую очередь для детей. Для свинца характерно длительное отсутствие выраженной симптоматики свинцовой интоксикации при наличии функциональных и органических повреждений в органах и системах, многие из которых могут быть необратимыми. Это обуславливает необходимость разработки методов реабилитации и снижения экологических рисков, связанных с воздействием свинца.

Целью данного исследования была оценка загрязнения окружающей среды Республики Казахстан свинцом, разработка системы мониторинга и реабилитации загрязненных территорий. Исследование выполнялось по заданию Министерства охраны окружающей среды РК в рамках проекта "Комплексная оценка загрязнения окружающей среды свинцом и разработка технологии реабилитации и снижения экологических рисков"

В рамках исследования, проводившегося в течение 2007-2009 годов, был выполнен значительный объем работ, позволивший сформировать основу для эффективного решения проблемы снижения экологических рисков, связанных с воздействием свинца.

В Казахстане действуют крупные металлургические предприятия (Усть-Каменогорский металлургический комплекс АО "Казцинк", АО "ПК "Южполиметалл" и др.), вокруг которых образовались обширные биогеохимические провинции. Ежегодно в Казахстане с промышленными выбросами в атмосферный воздух поступает более тысячи тонн свинца. "Лидерами" в этом процессе являются Карагандинская, Восточно-Казахстанская и Южно-Казахстанская области, на долю которых приходится 99,8% от общего объема выбросов свинца в стране.

В конце 90-х-начале 2000-х в Республике Казахстан с участием американских специалистов проводились комплексное исследование по оценке риска влияния свинцового загрязнения на здоровье детей дошкольного возраста. Было установлено, что 20,7% обследованных детей имело содержание свинца в крови выше нормы. Минимальная доля детей с повышенным уровнем свинца в крови имела место в г. Павлодаре (4%), максимальная - в Шымкенте (65%). Были выделены зоны с чрезвычайно высоким уровнем содержания свинца в почве. Например, в почвенном покрове на территории детских дошкольных учреждений города Шымкента содержание свинца в почве достигало показателя 24900 мг/кг при действующем казахстанском нормативе 32 мг/кг [1].

Итак, наиболее неблагоприятная остановка сложилась в г. Шымкенте, где в течение более полувека работа свинцового комбината сопровождалась массивным поступлением данного токсичного элемента в атмосферный воздух, который с пылевыми частицами оседал на почве, поступал в растения. Сейчас ситуация кардинально изменилась - выбросы в атмосферный воздух от предприятия существенно снизились, но "свинцовая" проблема осталась. Это обусловлено интенсивным загрязнением почвенного покрова, который сам теперь является источником поступления металла в сопредельные среды и организм человека.

В процессе настоящего исследования нами было проведено определение содержания свинца в почве, местной овощной продукции, молоке коров, кормовых растениях, воде открытых водоемов и питьевой воде.

загрязнение свинец казахстан мониторинг

Для сравнительной оценки уровня накопления свинца в объектах окружающей среды в зависимости от близости к территории свинцового завода были выбраны 3 зоны: до 500 м, 500-1000 м, 1000-1500 м.

Исследование содержания свинца в почвенном покрове проводили с использованием переносного рентгено-флуоресцентного спектрометра XRF.

Было установлено превышение норматива содержания свинца в почве (ПДК) во всех отобранных пробах. Причем, по мере удаления от завода концентрация свинца в почве уменьшалась: в первой зоне содержание свинца в почве превышало ПДК от 163 до 17,28 раз; во второй зоне - от 26,47 до 1,16 раз; в третьей зоне - от 9,06 до 3,28 раз.

Анализ проб воды (вода открытых водоемов, колодцы, водопроводная вода) на содержание свинца превышений гигиенических нормативов не выявил.

Анализ содержания свинца в овощной продукции, также как и при анализе почвы, был проведен в зависимости от степени удаления приусадебных участков от свинцового комбината. Согласно полученным данным, максимальное содержание свинца установлено в картофеле (в среднем 3,2 ПДК в 1 зоне). Повышенных содержаний свинца в болгарском перце, помидорах и огурцах не обнаружено. Следовательно, на приусадебных участках, расположенных на расстоянии до 500 м. от территории свинцового завода, не рекомендуется выращивать картофель. Снижение риска поступления свинца в организм населения можно достичь также путем ограничения количества употребления в пищу картофеля, выращенного на приусадебных участках, а также путем употребления преимущественно молодого картофеля.

Места выпаса скота также были разделены на зоны по мере удаления от свинцово-цинкового завода. На пастбище рядом со свинцовым комбинатом содержание свинца в почве превышало допустимую норму в 64 раза. Во второй зоне превышение гигиенического норматива содержания свинца в почве варьировало в пределах 53,19 - 2,25 ПДК, а в третьей зоне - 6,25-1,28 ПДК.

Превышение норматива по содержанию свинца было установлено и в кормовой растительности, что не могло не сказаться на качестве молока коров, выпас которых производился в указанных зонах.

Во всех пробах молока зарегистрировано превышение нормы от 1,83 до 8,13 раз. Повышенное содержание свинца в молоке показывает, что местным жителям желательно ограничить употребление молока коров, пасущихся вблизи завода, а выпас животных надо проводить на большем расстоянии от источника загрязнения. Отсутствие у населения информированности о высоком риске попадания свинца в молоко коров в случае выпаса животных в загрязненной зоне приводит к тому, что зачастую животные пасутся вблизи территории свинцового предприятия

Таким образом, загрязнение почвенного покрова г. Шымкента свинцом приводит к поступлению металла в овощи и кормовую растительность, молоко коров, что, в свою очередь, способствует поступлению свинца в организм жителей с продуктами питания.

Учитывая, что наиболее уязвимым контингентом являются дети, нами было определено содержания свинца в крови 37 детей г. Шымкента, проживавших в зоне, длительное время находившейся под влиянием выбросов свинцового комбината. В исследовании участвовали дети, у которых в плановом порядке производился отбор крови в лабораторном отделении поликлиники.

Экспресс-анализ содержания свинца в крови детей осуществлен с помощью современного портативного прибора американского производства: ESA Lead Care Blood Testing System, позволяющего получить результаты в течение нескольких минут.

Уровень свинца, превышающий 10 мкг/дцл, был выявлен у 82 % обследованных, причем у двух детей содержание свинца в крови достигало значения 65 мкг/дл, что 6,5 раз превышало нормативный уровень. Средний показатель содержания свинца в крови составил 19,45 мкг/дл.

Установленные высокие уровни содержания свинца в крови практически всех обследованных детей указывают на необходимость проведения мероприятий по предотвращению попадания свинца в организм детей и снижению существующего повышенного уровня.

Все мероприятия, направленные на снижение риска воздействия свинца на здоровье населения, можно разделить на две большие группы: предотвращающие попадание свинца в организм детей, снижающие существующий уровень свинца в крови и повышающие резистентность организма ребенка к свинцовой экспозиции (биологическая профилактика).

Для условий г. Шымкента методом, кардинально снижающим вероятность поступления свинца в организм, является очистка почвенного покрова.

Согласно международному опыту, факторами, определяющими выработку решений по очистке от свинца конкретной территории, являются установление местных особенностей миграции свинца в объектах окружающей среды и оценка риска поступления свинца в организм населения. Для этого используют следующие процедуры:

прогноз содержания свинца в крови детей дошкольного возраста с учетом местной специфики концентрации Pb в почве, воздухе и пыли внутри помещений на основании применения Интегрированной Биокинетической Модели (USEPA's IEUBK);

выявление местной специфики значений биодоступности Pb in-vitro;

сравнение модельных результатов с фактическим содержанием значений Pb в крови детей региона;

Именно эти критерии являются определяющими при выборе методики реабилитации.

На основании использования биокинетической модели IEUBK было установлено, что очистка почвы до концентрации свинца в размере 400 мг/кг и менее вместе с эффективной, постоянной образовательной программой населения и контролем над выбросами свинцового завода обеспечит ситуацию, когда примерно у 95% детей уровень свинца в крови будет составлять менее 15 мкг/дл. У 72% детей уровень свинца в крови составит менее 10 мкг/дл. Это значительно улучшит нейроповеденческий статус и состояние здоровья детей в Шымкенте. Таким образом, местным критерием очистки почвы в данном городе, то есть уровнем содержания свинца в почве, ниже которого очистку можно не проводить, является показатель, равный 400 мг/кг.

В рамках настоящего проекта было проведено исследование по выбору наиболее подходящих реагентов для проведения ремедиации почвенного покрова в г. Шымкенте. Исследование было выполнено с участием американских ученых, представителей CDM International Inc. (CDM) и Chemistry & Industrial Hygiene Inc. (C&IH) (г. Денвер, Колорадо). Американскими специалистами были изучены возможности очистки, основанные на определении биодоступности свинца в пробе почвы после обработки ее различными стабилизирующими и минерализирующими веществами. Химикаты добавлялись в почву для стабилизации и химического преобразования свинца до концентраций, приемлемых в соответствии с критериями оценки риска.

В пробах почвы проводилось определение общего количества свинца. Одновременно, проводился тест на биодоступность. Используемый тест на биодоступность in-vitro был разработан д-ром Джоном Дрекслером, Университет Колорадо [1]. Д-р Дрекслер выявил высокую степень корреляции (R2 = 0,92) между биодоступностью в тканях животных и результатами биодоступностью свинца in vitro. Тест на бионакопление in-vitro показал, что в пробах почвы из г. Шымкента доля биологически усваиваемого свинца по отношению к общему количеству составляла от 93% до 100%.

Исследование, направленное на выбор оптимального реагента для стабилизации, позволило установить, максимальный эффект снижения биодоступности свинца в пробах почвы достигается при использовании химического реагента компании Solucorp, действие которого основано на сульфидном осаждении свинца в нерастворимый PbS (галенит).

В результате проведенного исследования были предложены основные пути очистки почвенного покрова в г. Шымкенте от свинца:

· Удаление и захоронение высоко загрязненной почвы в специально отведенных местах;

· Специальная обработка почвы, снижающая подвижность свинца - без удаления;

· Покрытие загрязненной почвы различными материалами (например, почвой, почвой с растительностью, глиной, асфальтом и т.д.);

· Смешивание с менее загрязненной почвой на глубине для снижения концентрации свинца ниже уровня, установленного для целей очистки в данном регионе;

· Организационный контроль (запрет доступа с использованием различных методов, таких как заборы и барьеры);

· Создание чистых спортивных и игровых площадок (площадки с искусственной поверхностью, которая может подвергаться очистке, или покрытых песком, который можно промывать);

· Отсутствие действий (концентрация свинца в почве ниже критерия очистки)

Результаты проведенного нами исследования могут быть положены в основу технико-экономического обоснования очистки почвенного покрова г. Шымкента от свинцового загрязнения.

Для того, чтобы профилактические меры, направленные на снижение риска воздействия свинца, были эффективными, они должны быть оперативными и целенаправленными. Это может быть достигнуто, если разработка данных мер будет базироваться на результатах объективного мониторинга свинца в объектах окружающей среды и биосредах населения. Последнее особенно важно, так как в соответствии с принятой международной практикой, именно содержание свинца в крови детей является важнейшим критерием определения приоритетности мероприятий, направленных на реабилитацию территорий, загрязненных свинцом, и оценки их эффективности. Однако, в настоящее время в Республике Казахстан отсутствует единая межведомственная система мониторинга свинца в объектах окружающей среды и биосредах населения.

Основной целью данного мониторинга является предоставление всем заинтересованным службам оперативной, объективной, полной информации о содержании свинца в объектах окружающей среды и биосредах населения для принятия своевременных адресных профилактических мероприятий и оценки их эффективности.

Существующая система мониторинга содержания свинца в объектах окружающей среды не вполне соответствует экологической ситуации и не обеспечивает заинтересованные службы своевременной, надежной и полноценной информацией, характеризующей свинцовое загрязнение и являющейся основой для проведения профилактических мероприятий. В частности, не во всех населенных пунктах, где имеются источники поступления в окружающую среду свинца, проводится его мониторинг в объектах окружающей среды. Так, основной причиной сокращения пунктов наблюдения за содержанием свинца в атмосферном воздухе является недостаток финансовых средств. Важным сдерживающим фактором является также повсеместное использование устаревшего оборудования. Не проводится мониторинг содержания свинца в крови детей - контингента населения, наиболее подверженного воздействию свинца. Отсутствует единый аналитический Центр, который бы занимался вопросами обобщения и анализа информации о свинцовом загрязнении в Республике Казахстан.

Нами была предложена система мониторинга содержания свинца в объектах окружающей среды и биосредах населения. Основными принципами мониторинга свинца в объектах окружающей среды и биосредах человека являются: достоверность и объективность; достаточная частота замеров; охват всех объектов окружающей среды; включение биомониторинга как важной составной части мониторинга свинца; межведомственный обмен данными; прозрачность процесса мониторинга; предоставление информации в удобной для пользователя форме.

Внедрение единой системы мониторинга свинца, основанной на межведомственном сотрудничестве, будет способствовать снижению рисков свинцового загрязнения, предложения по ее разработке переданы в Правительство.

Одним из важнейших путей решения свинцовой проблемы является снижение поступления свинца в окружающую среду с выбросами промышленных предприятий. Это может быть достигнуто в результате внедрения на предприятиях, являющихся источниками свинца, безопасных малоотходных технологий, в том числе использование ими наилучших доступных технологий. В результате проведенного нами исследования, на основании оценки существующих уровней эмиссий свинца от основных промышленных предприятий и автотранспорта, анализа технологий, используемых на производствах, связанных с эмиссиями свинца, были разработаны предложения по внедрению наилучших доступных технологий.

Таким образом, результаты настоящего исследования, направленного на решение важнейшей экологической проблемы, связанной со свинцовым загрязнением, могут быть широко использованы в природоохранной деятельности, а также в деятельности учреждений системы здравоохранении. Внедрение полученных результатов приведет к существенному снижению риска воздействия свинца.

Список литературы