В.И. Лопатина ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПУШКИНСКОГО РАЙОНА МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ

В.И. Лопатина
ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА
СОСТОЯНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПУШКИНСКОГО РАЙОНА
МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
Интенсивное загрязнение окружающей среды промышленных городов и поселков,
природных и сельскохозяйственных земель в зоне крупных производственных объектов, а
также часто бесконтрольное применение минеральных удобрений и ядохимикатов привели к образованию сильных техногенных и агрогенных аномалий, в пределах которых
часто проживают люди, выращивается сельхозпродукция, ведется животноводство.
Химические элементы и соединения, в том числе и высокотоксичные, проникают в живые
организмы и, аккумулируясь в них, оказывают негативное влияние на функционирование
различных органов и систем.
Среди специфических загрязняющих веществ в городах важное место занимают
металлы, большинство из которых относится к первому и второму классам гигиенической
опасности. Известно, что
металлы содержатся в большинстве видов промышленных,
энергетических и автотранспортных выбросов в атмосферу и являются индикаторами
техногенного воздействия на окружающую среду. Распределение металлов в различных
компонентах окружающей среды, как правило, определяет источники загрязнения и зоны
их воздействия. Ведущее место тяжелых металлов в загрязнении окружающей среды
Пушкинского района связано с интенсивной промышленно-хозяйственной деятельностью
предприятий района и особенно металлоемких объекгов, а также с сельскохозяйственной
деятельностью с применением химизации. В городах и поселках района в настоящее
время функционируют более 2100 крупных и средних предприятий разного профиля, а
также
большое
количество
котельных,
мелких
строительных,
хозяйственных,
транспортных и аграрных объектов - потенциальных источников загрязнения природных
сред района химическими элементами и соединениями.
Природные и климатические условия Пушкинского района
Пушкинский административный район Московской области расположен к северовостоку от г. Москвы и входит во внешний пояс пригородной зоны города. На севере и
западе он граничит с Сергиево-Посадским и Дмитровским районами, на западе Мытищинским, на юге, юго-востоке и востоке с г. Калининградом и Щелковским районом. Современная площадь Пушкинского района составляет около 632 км2, население
237,3 тысяч человек. Средняя плотность населения оценивается примерно в 410 человек
на км2. На территории района находятся города Пушкино, Ивантеевка, Красноармейск;
поселки городского типа: Софрино, Лесной, Правдинский; большое число населенных
1
пунктов сельского типа, дачных поселков, домов отдыха, детских оздоровительных
учреждений.
Функциональное зонирование Пушкинского района
Пушкинский
район
входит
в
группу
хорошо
хозяйственно-освоенных
административных территорий Московской области. Он характеризуется развитой
инфраструктурой и достаточно высоким промышленным потенциалом. Территорию
района с юга на север пересекает отрезок железной дороги Москва - Ярославль, а также
однопутные железнодорожные линии Мытищи - Ивантеевка - Фрязино, Софрино Красноармейск. Все населенные пункты связаны между собой и с Москвой шоссейными
дорогами, часто с автобусным движением. Основными транспортными магистралями
района являются Ярославское шоссе, второе автодорожное бетонное кольцо. Наиболее
урбанизирована южная и центральная части района, где сосредоточены основные
промышленные города и поселки.
Территория Пушкинского района является одной из самых живописных местностей
ближнего Подмосковья. Пересеченный рельеф, залесенность, обилие водных объектов
привлекают массу отдыхающих. Здесь расположено большое количество санаториев,
домов отдыха, пансионатов, пионерских лагерей. По северному побережью Пестовского и
Учинского водохранилищ выделены зоны отдыха для некоторых районов г. Москвы и
базы «Рыболов-спортсмен». Наравне со старыми и очень популярными дачными
поселками Тарасовка, Клязьма, Мамонтовка, Зеленоградский, Ашукинский, Калистово
возникла широкая сеть садоводческих кооперативов и товариществ. Площади под дачные
участки быстро увеличиваются. Обычно они занимают неудобные земли и зоны
отчуждения ЛЭП. В районе есть широко известные историко-архитектурные ансамбли:
усадьбы Мураново и Любимовка. Быстрое расширение баз отдыха и садовых участков
имеет свои отрицательные последствия для экологического состояния природной среды.
Значительный наплыв отдыхающих приводит к возрастанию рекреационной нагрузки на
природную среду, увеличению загрязнения окружающего ландшафта. Скопление в местах
отдыха и проживания бытового мусора способствует накоплению в компонентах среды
соединений тяжелых металлов и других вредных для здоровья человека веществ.
По геохимическим данным Пушкинский район представляет собой территорию,
история которой и дальнейшая судьба теснейшим образом связаны с динамикой
становления Московской агломерации, включающей в себя тысячи предприятий Москвы
и Московской области. Тем не менее, несмотря на то, что район входит в эту мощную
промышленную
агломерацию,
результаты
мелкомасштабных
геохимических
2
исследований показали, что в настоящее время экологическая ситуация на основной части
его территории вполне удовлетворительна и не вызывает особых опасений.
Атмосферный воздух и почвы района сравнительно мало загрязнены металлами.
Контрастные аномалии среднего и выше уровней концентраций в атмосферной пыли
установлены всего на 5,7%, а в почвах на 5,4% площади всего района. Локализуются они,
как правило, в зонах влияния городов, поселков, отдельно стоящих предприятий и
являются следствием деятельности местных промышленных, топливно-энергетических,
транспортных объектов района, прежде всего в результате загрязнения почв продуктами
бытовых и промышленных отходов.
Исследование содержания металлов в твердых снеговых выпадениях из атмосферы
выявило на территории Пушкинского района несколько участков сильного и очень
сильного загрязнения снега. Один из них, площадью 0,8 км2 (с СПК = 90), располагается в
северной части поселка Софрино и относится к промышленной зоне, соседствующей с
жилым кварталом. Другой участок очень сильного загрязнения снега имеет площадь в
десять раз большую (9 км2) и охватывает как промзоны, так и жилые кварталы г.
Ивантеевки, а также окружающие его с востока, юга и севера лесные массивы, сельхозугодья и дачные поселки, перекрывая по площади территорию загрязненных здесь же
почв. Третий участок очень сильного загрязненного снега (СПК = 41) имеет площадь 0,6
км2 и находится в юго-западной промзоне г. Ивантеевки. Это территория основного современного загрязнения; в других же упомянутых случаях загрязнение окружающей среды
определяется как устойчивое, притом, что техногенное загрязнение почв в большинстве
очагов района все-таки реликтовое.
Удалось установить, что первым признаком начальной стадии антропогенного
загрязнения почв явилось накопление в них серебра, вольфрама и цинка. С развитием
промышленного производства к ним добавляются свинец, хром, ванадий, никель, кадмий,
медь и другие элементы. В составе накапливающихся химических элементов в почвах
Пушкинского района преобладают цинк и свинец, часто встречаются никель, серебро,
медь, кадмий, ванадий, стронций и др.
Из кадастра аномалий сильным загрязнением по величине суммарного показателя
концентрации химических элементов (СПК) отличаются почвы жилых кварталов в
северной части г. Красноармейска; в центральной, западной, юго-восточной и южной
частях г. Пушкино; в центральной части г. Ивантеевки; в отдельных частях пос. Софрино.
Загрязнение,
как
правило,
формируется
там,
где
расположены
промышленные
предприятия машиностроительного профиля, химической, легкой и строительной
отраслей промышленности. В почвах поселка Мамонтовка зафиксировано интенсивное
3
накопление серебра, что, в частности, указывает на длительную историю развития
поселка. Обращает на себя внимание некоторое накопление марганца в почвах лесов у
второго автодорожного бетонного кольца и полигона НПО «Геодезия», формирование
загрязнения почв в дачном пос. Зеленоградский и особенно - быстрое развитие загрязнения в пос. Софрино.
Прогнозные
оценки
позволяют
предположить
тенденцию
к
увеличению
загрязнения среды в западных частях г. Пушкино, стабильную ситуацию в центре и на
юго-востоке города, и уменьшению на севере г. Красноармейска.
Наличие техногенного загрязнения в почвах и твердых снеговых выпадениях
нашло
отражение
в
высоких
концентрациях
металлов
в
донных
отложениях
поверхностных водотоков района.
Наиболее обогащены тяжелыми металлами донные отложения транзитной р.
Клязьмы и ее притока Вори. Суммарная концентрация металлов в них на всех отрезках
названных рек варьирует в диапазоне от сильной до максимальной.
Сравнительная характеристика состояния природной среды
Опасный уровень накопления металлов в системе рек Талицы и Сумери, а также
Учи, Скалбы и Серебрянки наблюдается в пределах городов Пушкино, Ивантеевка и
поселков Софрино и Росхмель и ниже их по течению. Если в донных отложениях р.
Клязьмы среди накапливающихся металлов резко преобладает серебро, то в осадках рек
Учи, Серебрянки и Скалбы заметно увеличиваются концентрации цинка, висмута, свинца
и меди, а местами - никеля, кобальта и олова. Эти металлы отражают специфику
промышленного производства городов Пушкино и Ивантеевки, где преобладают
текстильные, химические, машиностроительные и автотранспортные предприятия. В
донных отложениях рек Талицы и Сумери фиксируются максимальные в районе
накопления многих металлов, среди которых преобладают серебро, медь, хром, цинк,
фосфор, олово, свинец и висмут. Здесь источниками загрязнений определенно являются
промышленные стоки поселков и снос загрязняющих веществ с сельхозугодий и
многочисленных неорганизованных
свалок, расположенных в поймах
рек. Это
подтверждается и тем, что в верховьях рек Талицы, Сумери, Кокотки, Вязи, Ольшанки,
Скалбы донные отложения практически не загрязнены.
Поверхностные воды района в основном удовлетворяют требованиям к объектам
хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования. Вместе с тем, по
отношению к более жестким нормативам рыбохозяйственного водопользования в воде
реки Скалбы у с. Братовщина и с. Комягино отмечены превышения ПДК по содержанию
4
нитратов в 1,8 раза, полифосфатов и цинка в 1,5 раза, а содержание никеля достигает
значений ПДК.
Радиационная обстановка в районе вполне удовлетворительная. Установлено
довольно однородное распределение естественных радионуклидов в почвах и донных
отложениях, примерно равное фоновым значениям для Московской области. Некоторое
повышение радиоактивности (до 25 мкР/ч) отмечено лишь в отдельных пунктах поселков
Софрино и Лесного, а также городов Пушкино и Ивантеевки. Спектрометрическими
анализами
определено
природное,
а
не
техногенное
происхождение
этой
радиоактивности, обусловленное в основном изотопами калия-40, а также урана-238,
тория и радия.
Влияние загрязнения окружающей среды городов Пушкинского района на
состояние растительности
С незапамятных времен было обращено внимание на специфические изменения
облика растений и даже состава видов растительности, произрастающей на площади
рудных месторождений, обогащающих почву, донные отложения и воды металлами.
Позднее было установлено, что металлы месторождений накапливаются в произрастающих над ними растениях, в связи с чем в районе проведено изучение этого
явления, в том числе связанного и с техногенной Деятельностью.
Особенностью техногенного загрязнения является, с одной стороны, его
всеобъемлемость, так как им охватывается весь комплекс природных сред, а с другой сравнительная
кратковременность
действия
этих
источников
по
сравнению
с
продолжительностью существования месторождений. Кроме того, в рассматриваемом
явлении расширяется круг форм нахождения металлов и сокращается время, необходимое
для преобразования форм нахождения поступающих в природу металлов в формы,
доступные для поглощения растениями.
В г. Пушкино объектами биоисследований были выбраны из древесных видов
липа и береза, а из травянистых - злаки. Эти виды широко распространены на территории
города. Наиболее слабым концентратором металлов оказалась липа, которая накапливает
из загрязненных почв (по сравнению с экземплярами, растущими на незагрязненных
участках) только стронций, цинк и молибден, причем коэффициенты концентрации (К к)
этих металлов не превышают 3, а СПК - 6,5. Городские липы не только слабо
концентрируют металлы, но и обеднены по сравнению с фоновыми аналогами большинством из них: барием, титаном, хромом, ванадием, никелем, кобальтом, медью,
марганцем, галлием, при этом значения СПР колеблются от 2 до 218, в среднем составляя
45. По мере увеличения загрязнения почв преобладающее рассеяние этих металлов над
5
накоплением увеличивается с 10 до 50 раз. Липы с максимальными значениями СПР
находятся на юго-востоке города и на территории промышленных зон. Наиболее сильно
липа обеднена марганцем (СПР = 80), в меньшей степени барием и никелем. Береза
накапливает металлы сильнее, чем липа. В городских условиях она концентрирует цинк,
молибден, хром, кобальт, галлий. По мере загрязнения почв величины СПК сначала
возрастают, а при сильном уровне загрязнения снижаются. Обеднены городские березы
стронцием, барием, никелем, иногда титаном и свинцом. Злаки городской среды
отличаются накоплением большой группы металлов: стронция, титана, хрома, ванадия,
кобальта, меди, серебра, свинца, молибдена, галлия, олова. Однако К^ этих металлов
обычно не превышают значений, равных 2, поэтому среднее значение СПК отвечает 8,5
при колебаниях от 0 до 22. Обеднены злаки только барием, никелем, цинком (Кр = 5) и
марганцем (К = 100). На отдельных участках города СПР злаков изменяется от 0 до 88 при
среднем значении 28. По мере загрязнения почвы Кк отдельных элементов и СПК сначала
возрастают, а затем снижаются, а значения СПР постепенно увеличиваются до 4,5 раз. Таким образом, чем выше СПК металлов в почве, тем больше тормозится процесс
поглощения их злаками. Зоны концентрации и де-концентрации металлов травой
несколько смещены относительно друг друга, но почти всегда совпадают территориально
с почвенными и реже со снеговыми техногенными аномалиями. В их пределах злаки
обогащаются такими типичными техногенными металлами, как свинец, кобальт,
молибден, хром, ванадий, медь; обедняясь» при этом марганцем, никелем и барием.
Особенности влияния загрязнения окружающей среды района на растительность
сводятся к следующему. Наибольшей устойчивостью к загрязнению почв отличается
береза, менее устойчивы злаки Я липа. Как неблагоприятные были оценены условия,
сложившиеся на юго-востоке города для липы, где в ландшафте по обе стороны р. Учи
расположены промзоны города и прилегающие к ним жилые кварталы. Злаки испытывают
дискомфорт на юго-западе города и 9 районе промзоны на левом берегу р. Учи. В г.
Ивантеевка неблагоприятные для растений условия отмечены только на отдельных
локальных участках. Из трех выявленных в г. Красноармейске очагов экологического
неблагополучия в двух зафиксировано повышенное содержание кадмия в отдельных
видах растений (в конце Краснофлотской улицы и на территории между улицами Ленина
и 8 Марта). Третий очаг, самый сильный, сформировался в районе пересечения улиц
Центральная
и
Спортивная,
он
характеризуется
повышенными
»
растениях
концентрациями серебра, свинца, висмута, сурьмы и дефицитом содержаний бария,
стронция, никеля, хрома, молибдена, марганца и кобальта.
6
Воздействие загрязнения окружающей среды Пушкинского района на состояние
здоровья населения
В настоящее время достоверно установлена зависимость между интенсивностью
загрязнения окружающей среды промышленных городов и рабочих поселков и
состоянием здоровья проживающего в них населения. Эта зависимость чрезвычайно
сложная и многофакторная.
Основное количество металлов попадает из почвы в организм человека через
контактирующие
с
почвой
среды
-
воздух,
воду и
растения,
прежде
всего
сельскохозяйственные.
Уровень поступления металлов в организм человека находит отражение в составе
его волос. Они были выбраны как основной предмет исследования. Обследованию
подверглись 4 детских сада в г. Пушкино и по одному в городах Ивантеевке и
Красноармейске, находящихся в условиях различного загрязнения природных сред. Для
сравнительной
характеристики
воздушной
среды
в
период
обследования
были
организованы посты отбора проб воздуха аспирационными методами. Приведенные
данные свидетельствуют, что во всех пунктах опробования, включая сильно загрязненные
участки по снегу и почвам, концентрации металлов в аэрозолях не достигали значений
ПДК в воздухе и были, как правило, довольно незначительными. В городах Ивантеевка и
Красноармейск общий пылевой пресс оказался более значительным.
Выводы и предложения
Пушкинский район по экологическим условиям относится к сравнительно
благополучным районам ближнего Подмосковья. Значительный техногенный пресс на
окружающую среду проявляется в основном на локальных участках интенсивной
урбанизации. Очаги загрязнения в природных средах, как и ожидалось, формируются в
районах крупных промышленных центров городов и поселков. Значительную роль в
загрязнении играет топливно-энергетическая база и большая транспортная нагрузка в
районе. Наблюдается тенденция увеличения техногенного загрязнения в зонах рекреации,
водохранилищ, дачных поселков и домов отдыха. Существование многочисленных
несанкционированных свалок бытового, промышленного и строительного мусора в
населенных пунктах района может вызвать опасную экологическую ситуацию в
загрязнении почв и водотоков. Яркими примерами этого являются пока точечные
аномалии очень токсичных металлов, выявленные в пределах города Красноармейска, поселка Ашукинский, донных отложениях реки Талицы, в пределах поселка Софрино. Это
пока не широко распространенные случаи, однако дальнейшее бесконтрольное
7
распространение свалок в районе может привести к возникновению более широких и
интенсивных зон экологического риска.
Наиболее ранимыми компонентами экосистемы в настоящее время являются
поверхностные и грунтовые воды, загрязнение которых фиксируется далеко за пределами
участков техногенного загрязнения воздуха и почв. Таким образом, просматривается
тенденция к возможному ухудшению экологических условий этого живописнейшего
уголка Подмосковья.
В
связи
целесообразно
с
изложенным
использовать
при
результаты
эколого-геохимических
разработке
необходимых
и
исследований
первостепенных
природоохранных мероприятий района, которые позволили бы улучшить экологическую
ситуацию или хотя бы нивелировать ее. Немаловажное значение эти работы могут иметь
при планировании хозяйственных, социальных и медико-оздоровительных районных
мероприятий, а также при выделении земель под коттеджное и иное строительство.
Составленная карта комплексной оценки экологической обстановки в районе, по существу, указывает на участки для организации постов наблюдения за состоянием
окружающей среды и создания системы мониторинга для района.
В целях снижения техногенного пресса на природную среду и улучшения экологогеохимической обстановки в районе необходимо предусмотреть в первую очередь
следующие природоохранные мероприятия:
1. Экологический контроль выбросов промышленных предприятий - основных
загрязнителей металлами окружающей среды района. Особое внимание следует уделить
деятельности текстильных фабрик, электромеханических заводов, ОАО «Мамонтовка»,
автотранспортных предприятий. Для этого необходимо постепенно совершенствовать
технологические процессы, системы пылеочистки и газоулавливателей, процессы
утилизации твердых отходов производства. Для разработки конкретных мер желательно
проведение специальных комплексных эколого-геохимических работ на территориях
предприятий района.
2. Модернизация топливно-энергетических предприятий и повсеместный перевод
их на экологически более чистое топливо - газ. Применение в качестве топлива угля и
мазута приводит к загрязнению воздушного бассейна никелем, вольфрамом, ванадием,
цирконием и другими токсичными металлами и их соединениями. Высокосернистые
марки мазута - источники значительного загрязнения атмосферы сернистыми и
азотистыми соединениями.
3. Запрещение применения для благоустройства городских территорий газонных
привозных фунтов, приготовленных на основе продуктов переработки промышленных и
8
бытовых отходов, как правило, обогащенных многими токсичными металлами и их
соединениями.
4. Проведение систематической санитарной уборки городских кварталов. В местах
скопления бытового и промышленного мусора создаются условия для значительного
загрязнения почв токсичными металлами и органическими соединениями.
5. Проведение санации почв и донных отложений на участках с суммарной
концентрацией элементов I и II классов гигиенической опасности свыше 64 (СПК) и с
содержанием свинца более 250 мг/кг. Такие концентрации элементов в почвах, как
правило, приводят опосредованно к резкому увеличению различных заболеваний среди
населения, особенно детей. Санация должна включать в себя мероприятия по снижению
содержания
токсичных
элементов,
такие
как:
подсыпка
незагрязненных
почв,
перекапывание с последующим непременным задернением газонными травами и
кустарником с густой зеленой массой, влажная уборка улиц, а наиболее оживленных
участков трасс - раствором спиртовой барды и другие мероприятия.
6. Использование санитарных функций древесных насаждений в городе, под
которыми понимается их способность извлекать из окружающей среды техногенноактивные химические элементы: березы (как лучшего санитара) и «не пылящих» видов
тополей (как наиболее устойчивых к загрязнению).
7. Для нейтрализации негативного влияния автотранспорта в загрязнении
природной среды проводить тщательный контроль технического состояния транспортных
средств городов и района. Внедрение катализаторов многочисленных присадок,
дымоулавливающих устройств, снижающих токсичность и количество выбросов.
8. Поскольку основное загрязнение вдоль трасс, главных улиц и гаражных хозяйств
отмечается в придорожных зонах (до 25 м) и процесс накопления загрязнения из-за
продолжительности эксплуатации трасс идет довольно заметно, рассматриваемые участки
следует по возможности обсаживать двухрядной посадкой из деревьев и кустарников с
высоким удельным весом зеленой массы. Это позволит в 5 раз снизить уровень шума и
локализовать загрязнение в пределах этой посадки. Известно, что лиственные деревья
средней густоты (высотой 7-15 м) снижают уровень транспортного шума на 10—20 д Б,
что является очень актуальным вопросом для городов. Они же, как уже отмечалось выше,
обладают хорошей биопоглощающей способностью автотранспортного загрязнения
(газов) и пыли.
Осуществление данных мероприятий призвано предупредить и нивелировать те
негативные тенденции, которые проявились в экологической обстановке Пушкинского
района в целом.
9
ЛИТЕРАТУРА
Мазур И.И., Молдаванов О.И., Шишов В.Н. Инженерная экология. М.: Высш. школа, 1996.
Кубарев Е.Н. в соавт. Эколого-геохимический мониторинг 3. Мониторинг и методы
контроля окружающей среды: Учеб. пособие. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001.
Основы экологического аудита/Под общ. ред. А.Т. Никитина. М.: Изд-во МНЭПУ,
2001.
Железное Ю.Д. Человек в природе и обществе. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001.
Прохоров Б.Б. Экология человека. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001.
Экология. Охрана природы. Экологическая безопасность/Под общ. ред. А.Т. Никитина. М.: Изд-во МНЭПУ, 2001.
10