Экология территории промышленных центров УЗбекистана

Ученые Узбекистана Ш.Д.Фатхуллаев, Р.Г.Юсупов из ГП "Геологический музей" установили, что техногенные процессы с возрастающим воздействием на окружающую среду (воздушная, водная, почвенная, горные породы, полезные ископаемые и др.) охватывают большие территории.

Интенсификация техногенного загрязнения, насыщение экологической среды пестицидами, аэрозольными компонентами с органо-минеральными (тяжёлые металлы, галогениды, актиноиды и др.) веществами, приводят к отрицательным изменениям физических и химических свойств почв, вод, растительности, росту уровня заболеваемости населения (бронхиальная астма, аллергический дерматит, нейродермит, урологические, стоматологические и другие заболевания).

Аэрозольное загрязнение провоцирует биоэлементозы, элементозы и атомитозы, а также сопутствующие болезни (заболевания кожи и др.). Загрязнение окружающей среды воздействует на контаминацию аэрозольных компонентов и почво-образующие процессы. В результате ухудшается плодородие почв, многократно снижается урожайность сельскохозяйственных культур, падает их экологические удовлетворяемость и безвредность.

Экология окружающей среды, а также плодородие почв и урожайность сельскохозяйственных культур, включая безвредность и нарушение нормативной концентрации вредных компонентов для организмов, изучаются многочисленными программами ЮНЕП (United Nations Entrimentose Program) ООН, а также проектами по Узбекистану (JET, "Управление водными ресурсами бассейна Аральского моря и окружающей среды") и др.

Территория Узбекистана характеризуется резкой континентальностью климата, жарким летом, суровыми зимами с обильным снежным покровом. В горных районах осадки более обильны. Они определяют их почвенно-климатические особенности. Развиты почвы зон поливного земледелия (сероземно-оазисные, лугово- и болотно-луговооазисные, засоленные сероземно-лугово- и болотно-оазисные), богарного земледелия (тёмные, коричневые и светлые серозёмы), горно-лесные (коричневые, бурые), высокогорные (светло-бурые, лугостепные), пустынные и предгорных пастбищ (тугайно-луговые, в пустынях серо-бурые, такырные, песчаные, серозёмы предгорий).

Предгорные и горные районы, включая подгорные равнины, относятся к территориям с высотной поясностью, повышенной увлажнённостью почв, большим содержанием гумуса, их промы-тостью и др. В пустынных зонах распространены серо-бурые почвы, пустынные песчанистые их разновидности, включая такырные и остаточные солончаки. На предгорных равнинах и в предгорьях сероземный пояс охватывает местности с более высотными отметками и территории средневысотных гор, на которых развиты коричневые и бурые горно-лесные почвы, высокогорный пояс - светло-бурые лугостепные. Такырно-оазисные, сероземно-оазисные и лугово-оазисные почвы - орошаемые.

В экологически неблагополучных промышленных центрах аэрозольные компоненты воздействуют на почвы и обусловливают распространение в них загрязнителей.

Так, аэрозольные загрязнители провоцируют формирование сопутствующей контаминации с необратимыми изменениями минерально- и биогеохимических компонентов, угнетаются жизнедеятельность почвенной микрофлоры и её активность. Процессы контаминации почв, будучи связанными с экологической ситуацией, влияют и на их плодородие и урожайность сельскохозяйственных культур.

Геолого-геохимические, антропогенные (индустриальные), биологические и космогенные факторы являются важнейшими загрязнителями экологической среды. Геолого-геохимические загрязнители почв рассматриваются как источники (пыльные туманы, мгла и др.) поступления опасных компонентов; они преобразуют компонентный состав почв, воздействуют на здоровье человека и всю окружающую среду. Размерность аэрозольных минеральных компонентов в тонкодисперсном состоянии составляет от менее 100 цкм до нанометров (1-100 нм).

По условиям образования аэрозольные наноструктурные загрязнители следует подразделять на: газо-тонко-пылеватые, диспергированные в составе газовой фазы в наноструктурных размерностях; дымовые (конденсация газа); газо-жидкие или "туманы" (конденсация тонкодисперсной жидкости в газовой фазе). Геолого-геохимические загрязнители формируются в результате выветривания природных магматических, метаморфических и осадочных горных пород и руд с охватом городских территорий, воздействуя на них, переносятся(накапливаются) в составе аэрозолей, вод и почв.

Геолого-геохимическим факторам выветривания подвергаются огромные территории, их аэрозольная (пылеватая) компонентная масса содержит наноструктурные минеральные частицы, некоторые из них (Si, Al, Fe, Ca, Си, и др.) являются эссенциальными. они могут хронически проявляться в различных органах человека. Аэрозольные минеральные компоненты представлены также комплексами TR (редкоземельные элементы, 15), радиоактивными (U, Th и др.), всего более 70-ти химических элементов. Для организма аэрозольные микро- и наноструктурные составляющие от 0,5 до 5 цкм чрезвычайно опасны, так как способны проникать в организм на клеточном уровне.

Ученый В.А.Алексеенко считает, что годовая масса тонкодисперсных частиц природного происхождения, поступающих в атмосферу Земли, достигает 958-2615 млн. т. Природные атмосферные тонкодисперсные частицы (атмосферная пыль) по источникам формирования подразделяются на: выдуваемые с континентов (средний химический состав соответствует составу лёсса), минеральные компоненты солей, поступающих с поверхностей морей, океанов, включая пепел вулканических извержений, космогенные и антропогенные (техногенные) частицы и др.

Происхождение лёссовых пород связывают с накоплением аэрозольной пыли, включая космогенный (космический) материал. Мельчайшие частицы (мелкие магнитные включения округлой формы до 0,02 мм), состоящие из Fe или компонента, обогащенного железом, вовлекаются в почвообразование. Железистые частицы встречаются обычно в песчаных пустынях, на высотных равнинах сухого Мексиканского плоскогорья, а также в почвах, далёких от гор и выходов изверженных горных пород.

Космогенным источникам загрязнения почв уделяется большое внимание в связи с систематизацией разнообразия наноструктур и поступления космогенной пыли в состав почв с учётом экологической значимости этого фактора. Вторгшиеся в земную атмосферу метеориты из межпланетного пространства от наноструктурных размеров (менее 100 нм) до отдельного камня (1-10 см и более) или метеоритного тела (болиды), которые за счёт сопротивления воздуха при продвижении подвергаются торможению и нагреванию, образуя "дымный" или "пылевой" след, постепенно оседают и накапливаются наземной поверхности.

Метеоритные тела дробятся на мельчайшие компоненты, а их наиболее тонкодисперсные частицы наноструктурной размерности (1-100 нм), долго перемещаясь с атмосферными потоками, подчиняясь законам гравитации, попадают на Землю и вовлекаются в почвообразовательные процессы. Определение химического и минерального состава атмосферной (космогенной) пыли позволит полнее контролировать все факторы загрязнения почв. В экологическом плане внеземной материал недостаточно хорошо изучен, главным образом, в связи с участием в облагораживании почвенного субстракта.

Космогенные источники загрязнителей подразделяются на железные, железокаменные и каменные. Обычно их наноструктурные и тонкодисперсные размерности просматриваются под увеличителем в виде своеобразных "шариков" (рис. 1). Аэрозольные компоненты космогенного происхождения представлены Fe, Mn, Ti, Si, N, С, Be, Li, В и другими химическими элементами и их соединениями. Космогенное излучение формирует также радиоактивные изотопы углерода (рС4), водорода (,Н3), бериллия (, Be7) и др.

Радиоактивный изотоп углерода (рС14, период полураспада Т = 5568 лет) образуется за счёт воздействия нейтронов (п) на изотопы азота ("N14): Nl4+n-> рС|4+Н', изотоп гелия (Не3) - продукт реакции распада трития (Н3), радиоактивный изотоп (,Ве) образуется путём расщепления атомов азота и кислорода: ,Ве7- [N14+ n -> ,Ве7+ ...] и ^е10 (период полураспада Т = 53 сут, Т = 2,7-106 лет). Радиоактивные изотопы углерода, бериллия, водорода и других химических элементов, вовлекаясь в общий круговорот с дождевыми водами, адсорбируются глинистыми материалами, а также структурными компонентами почв, органическим субстратом и др.

В аэрозольной пыли содержание аэрозольного А1 варьирует от 10-14 до 20 вес. % и более (в пылевом концентрате). По представлениям ученых, алюминий в наност-руктурной форме способен проявлять канцерогенность при любых количествах, поэтому нано-частицы, наноансамбли и наноструктурные компоненты А1 необходимо подвергать санитарно-гигиеническому регламенту. Наноструктурная форма Si, даже будучи в олигодинамическом состоянии, приобретает значимость опасного загрязнителя окружающей среды (антигель-токсикант) с его попаданием в почву и воды.

К географическим факторам формирования аэрозольных загрязнителей, прежде всего, следует относить продукты (азрозоли J, Br, CI и др.) морских испарений (аэрозольные S, F, P, C1 и др.), а как отходы индустриальной деятельности -диоксид серы, сероводород и др. Из отдельных морских и озёрных водоёмов (район Аральского моря, замкнутые озёра Кызылкумского региона, включая отдаленные от Узбекистана действующие вулканы) поступают в огромных количествах наноструктурые материалы (соли и др.), не всегда полезные для компонентного состава почв.

В отличие от геолого-геохимических биологические источники формирования аэрозольных компонентов (пожары, сжигание отходов производства и мусора, хлопковые, садовые угодья, парниковое хозяйство, почвенные покровы с выделением сопутствующих азотсодержащих газов, испарений органико-газового состава) приобретают локальную (местную, изолированную), временную и подверженную контролю значимость.

Антропогенные (индустриальные, техногенные) источники аэрозолей рассматриваются как отходы деятельности промышленных центров и предприятий (заводы, фабрики), представляют важнейшие загрязнители всей экологической среды (АГМК, Ангренская ГРЭС, Ахангаранский цементный завод и др.). Их деятельность образует аэрозольное загрязнение экологической среды, включая почвы.

Работа автотранспорта так же загрязняет и ухудшает экологическую обстановку территорий. По факторам формирования антропогенные загрязнители раскладываются на загрязнители аэрозольного характера (до 40% от общего количества), работу промышленных предприятий, включая карьерную выемку пород и руд (40%), ликвидацию отходов промышленных предприятий и сельскохозяйственное производство (20%) и др.

На промышленных предприятиях большая часть выбросов приходится на тяжёлые металлы, серу, фтор, хлор, углерод и др. Двигатели внутреннего сгорания и их выхлопные газы насыщают состав аэрозолей монооксидом углерода, водородом, пензопирином и др., а также металлами (Pb, Ca, Hg и др.) и неметаллами (С, Н и др.). Природные атмосферные дисперсные частицы отличаются по химическому составу от почвообразующих, гео- и биохимический круговорот веществ пополняют компонентный состав почв.

В Западном Узбекистане (Навоийская, Бухарская, Хорезмская области, западные части Кашкадарьинской, Каракалпакстан, на юге Сурхандарьинской области, центральной части Ферганской долины) преобладают песчано- и супесчанистые почвы и появляются на вновь осваиваемых площадях. На "лёгкие почвы" приходится 1,6 млн. га земельных угодий, а с учётом площадей по другим сопредельным среднеазиатским государствам - 3-4 млн. га.

Ранее на каждый гектар этих территорий вносились минеральные удобрения (113,7 кг), гербициды (2 кг), пестициды и другие химические минеральные токсиканты. В борьбе с сельскохозяйственными вредителями хлопчатник являлся основным потребителем ядохимикатов (до 50 кг). Пестицидная нагрузка на почвы служит также одним из показателей ухудшения их нормального компонентного состава.

Ученые считают, что почвы Узбекистана в первую очередь нуждаются в охране и рациональном использовании. Разработка комплекса научнообоснованных мер борьбы с аэрозольными загрязнениями на территориях промышленных предприятий приобретает важное значение, включая топливно-энергетические хозяйства городов с мероприятиями по замене угля нефтью, нефти - газом и усилением удельного веса гидроэнергетических ресурсов. В сельском хозяйстве следует активизировать переход к борьбе против вредителей на основе использования малотоксичных ядохимикатов и биологических методов.

В этой связи, необходимо активизировать охрану орошаемых площадей. Из-за неправильного проведения работ по землеиспользованию некоторые орошаемые угодья выпадают из сельскохозяйственного оборота. В облагораживании с учётом водно-ветровой эрозии нуждаются орошаемые горные, предгорные и пустынные земли.