Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Исследование и разработка экологической системы санитарно-защитной алюминиевого предприятия

ВАК РФ 11.00.11, Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов

Автореферат диссертации по теме "Исследование и разработка экологической системы санитарно-защитной алюминиевого предприятия"

Шнистерство науки, высшей шкоди и технической политики Роасийской Федерации

Санкт-Петербургский ордена Ленина, ордена Сктябрьской Рвволщии я ордена Трудового фасного Знамени Горный институт имени Г.В.Плеханова

На правах рукописи

КУЛАКОВА Валентина Васильевна

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЗКШЮГПЧЕСКСЙ СИСТЕМ! САШТАРНО-ЗАШИТНСЙ ЯСНЫ АЖШМЕВОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

(на примере Саянского алюминиевого завода)

Специальность II.00.11 - Охрана окружаквдей среда и рациональное использование природных ресурсов

АВТОРЕФЕРАТ

.диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 1992 г.

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательском и проектном институте алюминиевой, магниевой и электродной промшленности (ВАШ)

Научные руководители: доктор технических наук, профессор ИВАНОВ Борис Алексеевич

доктор сельскохозяйственных наук АПАРИН Борис Федорович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, професоор

ШАЛ1Ш1Н Лен Шхайлович

кандидат биологических наук, доцант СЧАСТНАИ Лариса Семеновна

Ведущая организация: Государственна копнет экологии и

природных реоурсов Республики Хакасия

Защита диосертации состоится " 18 " Февраля 1993 г. в 15 часов 15 шн. на эаоедании Специализированного Совета Д.063.15 при Санкт-Петербургском горном институте им.Г.В.Плеханова по адреоу: 199026, г.Санкт-Петербург, 21. линия, д.2.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского горного института им.Г.В.Плеханова.

Автореферат разослан " января 1933 г.

Ученый секретарь специализированного Совета Д.063.15,

■-'.р А" д.т.н. ,доц.Р.М.Проскуряков подпись

Актуальность работы. Строительство промышленных предприятий связано о изъятием и нарушением значительных территорий (земель-них угодий). Кроме того, при их эксплуатации большие территории за прадедами прошлощадки подвергаются техногенному воздействию о последующей деградацией. Производственная деятельность алюминиевых предприятий связана с опасностью загрязнения окружающей среды окислами азота и углерода, диоксидом сери, смолистыми вещост-вами, содержащими канцерогенные соединения, в том числе и бонз (а) пирен, газообразными соединетящ фтора и его твердыми аэрозолями. Несмотря на высокую эффективность пылегазоулавливащего обору дования и постоянное совершенствование технологических процессов масштабы воздействия на земельные ресурсы весьма значительны. Поэтому проблема охраны и рационального использования земель при проектирования и эксплуатации алюминиевых предприятий, повшешш эффективности их использования в зоне отрицательного влияния вредных выбросов (санитарно-защитной зоне), занимает в настоящее время первоочередное значение, учитывая общее кризисное состояние почвенных ресурсов. Весьма важно на первых стадиях проектирования учесть все возможные изменения в природной среде под влиянием техногенньх нагрузок, с целью сохранения гомеостаза экологических систем зоны функционирования предприятия, исходя из.чего и определяется его мощность, рассматривается дальнейшее формирование промшленного узла.

.»Вместо с тем снижение отрицательного влияния аэровыбросов завода на экосистемы, локализация и нейтрализация химических загрязняющих веществ, на прилегающих к промплощадке территориях, могут'решаться за счет планировочной организации, обустройства и эксплуатации новой экологической системы санитарно-защитной зоны предприятия, повышения ее экологической эффективности, что принципиально отличается от существующих отечественных методов проектирования.

Идея лаботн заключается в создании в пределах санитарно-защитной зонп предприятия новой экологической системы, способствующей обеспечению и поддержанию зкологического равновесия, локализации и трансформации химических загрязняющих веществ, поступающих с промплощалки в экосистемы.

Цель и'задачи исследований. Цель исследований - изучить процессы, происходящие с 'вах'рязняющимн веществам в зоне негативного воздействия предприятия и разработать рекомендации по созда-

шш новой экологической системы его санитарно-защитной зоны, по-выпанию ее эффективности и устойчивости путем размещения и компановки генплана прошлощадки, организации и обустройства ее территории при проектировании и эксплуатации.

В задачи исследова1Шй входило:

1. Получить, систематизировать, иоследовать и синтезировать пнжанерно-зколого-экономическую информацию о зоне функционирования промышленного предприятия и оценить воздействие на природную среду.

2. Выполнить прогноз состояния экосистем в зоне отрицательного воздействия предприятия на компоненты природной ореды и определить допустигдую мощность алюминиевого завода.

3. Разработать-рекомендации по повшению эффективности и устойчивости новой экологической системы санитарно-защитной зоны предприятия.

■ Метод исследования и исходные материалы. Для решения поставленной цели и задач в качестве основного использован метод диаграммы потоков: — Природно-климатические условия -——Техногенное воздействие—- —Изменение природной среды— —Результат воздействия— —Прогноз воздействия— в сочетании с натурными наблюдениями и-моделированием о использованием ЭВМ.

В работе использованы следующие имеющиеся материалы:

1. Научно-технический отчет по теме "Особенности темпера-турно-ветрового режима в районе строительства Саянского алюминиевого завода". Западно-Сибирский региональный научно-иоследо-вательский гидрометеорологический институт. Новосибирск, 1973.

2. "Исследование условий и подбор культур для зедения сельского хозяйства на территории вокруг завода в зоне превшения Щ1К по содержанию вредностей" для СаАЗа. Центральный республиканский ботанический сад АН Украины, Киев, 1980,

3. Саянский алюминиевый завод "Охрана атмосферы и предложения по предельно допустимы!,1 выбросам (ВДВ) и временно согласовании выбросам", цн-т ВАШ, Ленинград,'1985.

4. Саянский алшинкевый завод. Проект второй очереди, ТомШ, книга II. Охрана окружающей природной среды, ик-т ВАШ, Ленин- • град, 1989.

Выполнены по данной теме дополнительно в ходе организации экологического мониторинга,-включающего хишческий и почвенно-боиитпровочный:

1. Оросительная система сапитарно-защитной зоны СаАЗп. Отчет о почвенно-мелиоративщх изысканиях. Институт "Востоксибги-проводхоз", Абакан, 1988.

2. Оптимизация почвенных условия в районе санитарпо-защит-ной зоны СаАЗа "Отчет о результатах обследования загрязнения почв и растительности фтором в пределах санитарно-эащитной зоны завода". Совместные работы ин-тов ВАШ, Санкт-Петербург и "Вое-токсибгипроводхоз", Абакан, 19ЭО-1991.

На защиту выносятся:

1. Новый методический подход к проектированию и эксплуатация экологической системы зоны функционирования промышленного предприятия, в том число к

- оценке техногенного воздействия;

- определению мощности алюминиевого завода;

- ишкенерно-экологическом'/ обоснованию размещения промпло-щадки;

- созданию новой экологической системы санитарно-защитной зоны промиллеиного предприятия, базирующийся на систематизации, исследовании, синтезе и использовании иняенерно-эколого-эконош-ческой информации.

2. Новое понятие "санитарно-защитнзя зона" - территория отрицательного воздействия предприятия на природную среду, рассматриваемая как экологическая система, находящаяся под постоянным техногенным воздействием.

Объект исследования. Разработка общих методических подходов осуществлена в процессе исследований по повшению эффективности использования земель зоны отрицательного влияния вредных выбросов Саянского алшиниевого завода, выполненных по хоздоговорам 1990-19Э2 гг. (46/1090 , 866 , 556). Практические результаты апробированы в НИР по теме: "Разработка рекомендации по охране и повшению эффективности использования земель санитарно-защитной зоны и прилегающих к ней территорий Саянского алшиниевого завода" I и П этапы 1990-1991 гг. Внедрение осуществлено в рабочем проекте: "Организация и обустройство санитарно-защитной зоны Саянского алюминиевого завода. Разработка рекомендаций по повышению ее экологической! эффективности". 1992 г.

Личтп" вклад автора в работах п отчетах, выполненных по теме диссертации, состоит в формулировании задач, разработке методик исследований, а тпкле непосредственном участии в проводе-

нии натурных наблюдений (экологического мониторинга), обработке, анализе и обобщении подученных' при этом данных, внедрении результатов работи в практику.

Научная новизна. Установлена и изучена качественная взаимосвязь между инженерными показателями, абиотическими факторами, свойствами и реакциями компонентов степных экосистем.

Впервые предлагается для определения параметров санитарно-защитной зони систематизация инженерно-эколого-экономичеокой информации о воздействии алюминиевого производства на компоненты, ео экологической системы, определение мощности предприятия с по-, зиций эколого-экономической эффективности использования земель и экологический мониторинг в зоне действия вавода, включающий химический и почвенно-бонитировочный. Определены параметры и предложены мероприятия, обеспечивающие эффективное функционирование новой экологической системы санитарно-защитной зоны Саянского алшиниевого завода.

Обосновывается целесообразность введения нового понятия санитарно-защитной зоны промышленного предприятия, втличагацееся тем, что оптимальный размер ее определяется на основании анализа природно-климатических условий, техногенного воздействия и экономических показателей. Планировочная организация и обустройство санитарно-защитной зоны должны способствовать локализации и трансформации химических загрязшющих веществ с учетом процессов их миграций в экосистемах. В основе этой формулировки впервые заложено понятие санитарно-защитной зоны предприятие не с позиций санитарно-гигиенических нормативов, а эколого-социальных.

Практическое значение. Предлагаемый методический подход дает возможность на первых стадиях проектирования учесть все возможные изменения в компонентах экосистем вследствие техногенного воздействия, оценить предполагаемый хозяйственный ущерб и уменьшить (предотвратить) негативное воздействие комплексом мероприятий, разработанных на базе экологической, инженерной и экономи-чзокой информации о зоне функционирования промыиленного предприятия.

Обоснованность и лостовеоносгь научных положений, 'заводов л рекомендаций, (¡формулированных в диссертации, подтверждаются использованием апробированных методов натурных исследований, известных математических моделей, сравнимостью результатов и выводов с ранее проведенными исследованиями.

Апробация работы. Основные результаты исследований обсуждены на заседаниях Отраслевой секция НТО ВАШ по охране природа (11.03.199 0г., СБ.07.1992г.), в Госкомприроде СССР (21.06.1991г.), на Саяьоком алшиниевом заводе (28.06.1991г., 20.10.1992г.) и внедрены на СаАЗе о условными экономическим эффектом 350 ткс.руб/г. (в ценах 1984 г.).

Публикация. По тема диссертации опубликовано 6 работ. Общий объем опубликованных работ- !?? печатных страниц.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы, приложения. Общий объем работы составляет 159 страниц, включая 21 таблицу и 17 рисунков .

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

I. АНАЛИЗ, СИСТЕМАТИЗАЦИЯ, ИССЛЕДОВАНИЕ И СИНТЕЗ ИНЖЕНЕРНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОЯ ИГОСРМАЦИИ о ЗОНЕ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ И СЦЕНКА ВОЗДЕЙСТШЯ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ

Влияние техногенного фактора на земельные угодья ранее изучалось с позиций учета изменений в свойствах почв и растительности. Наиболее важными из этих работ явились исследования Г.В.Добровольского, Я.М.Аымосовой (МГУ), В.Г.Шнеева, И.Г.Важенина (Почвенный институт им.В.В.Докучаева), Г.М.Илькуна (Центральный республиканский ботанический сад АН Украины), У.Х.Смитта (Польский университет, США), Г.Хальбваша (институт ботаники, Вена, Австрия) и многие др. Накоплении;! материал создал основу для перехода к следующему этапу - изучению почвенного и растительного покровов как компонентов экосистем с учетом их взаимосвязи между собой, их реакций на техногенное загрязнение в зависимости от влияния абиотических факторов, с целью обеспечения устойчивости экосистем зоны отрицательного влияния промшленного предприятия.

Анализ литературных источников по рассматриваемой проблеме псказал отсутствие единого методического подхода, позволяющего систематизировать и связать всю информацию, получаемую в процессе исследований. Поэтому при постановке цели и задач исследований и разработке методики их проведения был составлен алгоритм организации сбора, получения и использования всей информации о зоне функционирования предприятия (рис.1), который положен в ос-нсву нового методического подхода. Структура и содержание дис-

Рис Л. Система исследований экологической обстановки в зоне функционирования промш ленного предприятия

сертационной работы раскрывают существо включенных в него блоков, в соответствующих главах приводятся результаты исследований и даются конкретные рекомендации по'их использованию на примере Саянского алюминиевого завода.

Изучение природно-климатических .условий, компонентов, пока-зателпй. С целью получения необходимых и достоверных данных для обоснования проектирования объектов с учетом рационального использования и охраны земельных ресурсов предусматривается изучение рельефа,- гидрогеологических условий, геологического отроения, соо-тава, состояния и свойств грунтов.

Основные характеристики состава и свойств почвы: химические, водно-физические, биологические свойства, механический состав — рассматриваются как факторы, характеризующие потенциальную изменчивость почвенного пощэова под техногенным воздействием, влияющие на плодородие почвы, ее производительную ценность и на прогнозирование трансформации, миграции, аккумулчции загрязняющих веществ почвенным покровом. Исследование основных характеристик состава и свойств почвы выполнено на примера почвенного покрова зоны негативного воздействия Саянского алюминиевого завода (СаАЗа).

Показатели, определяющие степень устойчивости почвы к химическим загрязняющим веществам, определены соответствующим ГОСТом (17.4.3.06-86). Способность, почв к "самоочищению" путем миграции и трансформации химических загрязня-ющих веществ компонентами экосистем определяется ветровш режимом, режимом увлажнения, биологической активностью почв, их химическими, водно-физическимя свойствами, механическим составом. Наиболее активной миграция хи-г.'йческих загрязняющих веществ будет в случае сильных ветров, промывного режима .увлажнения,,высокой порозности почвы. Благоприятствуют .трансформации токсикантов - высокая биологическая активность почв, адсорбция их почвой и растительностью.

На аккумуляцию техногенных, поллютантов в экосистеме оказывают влияние температурно-ветровой режим, релям увлажнения, расчлененность рельефа. Температурно-ветровой режим является определяющим для рассеивания аэропромвыбросов в приземном слое атмосферы, их миграции (аккумуляции) между средами и компонентами экосистем. Характер погодив холодное и теплое время года, повторяемость антициклонов и циклонов, направление ветра, особенности ветрового режима в зависимости от времени года, суток и высоты определяют периода накоплений техногенных загрязнений в почвен-

ном, ра отите льном и снежном покровах р возможности их переносе на пространства, не подверженные прямому воздействию предприятия. Водный баланс почв и режим увлажнения являются одними из определяющих параметров, способствующих аккумуляции, трансформации и миграции химических загрязнякщих веществ. Водный балано почв, представляющий совокупность всех видов поступления влаги в почву и ее расхода для определенного слоя почвы и за определенный промежуток времена определяется климатическими параметрами: относительной влажностью воздуха, количеством осадков, величиной испарения и физическими свойствами почв. Акалиэируетоя ход изменения годовых и сезонных количеотв осадков, неравномерность в их распределении в течении года, определяется коэффициент увлажнения Ш) и иш промывного режима (промывной, периодически промывной, непромывной). Степень аккумуляции химических загрязнявших веществ В1'.верхнем горизонте почв при прочих равных условиях максимальна при непромывнш режиме почв.

Характер расчлененности рельефа рассматривается как важный показатель, влияющий на аккумуляцию загрязняющих веществ, поступающих с поверхности почвы о талцмя водами и дождевыми осадками. Периодачеокий смыв загрязняющих вещеога о поверхности почвы с последующей их аккумуляцией в ложбинах стока находится в зависимости от глубины расчлененности рельефа, классифицирующейся от ' очень мелкой (0-1 м) до средней (2,5-5,0 м). Сток загрязняющих вещеотв, накопившихся за зтитт период времени в снежном покрове происходит с талыш водами. Выпадение дождевых осадков мокет приводить к возникновению поверхностного стока, химический состав которого может определяться как оамими осадками, так и почвами водосбора.

Резистентность различных видов растений к воздействию загряз, няюцих веществ зависит от их реакции на эти загрязнители. Факторы влияющие на реакцию растений: температура, относительная влажность, почвенная влага, свет, пищевой режим, возраст и стадия развития растений, генетическая устойчивость. Зная реакции растений на загрязнение , молено повывать их устойчивость и .сопротивляемость регулированием некоторых абиотических факторов и использованием уотойчивьк или обладающих умеренной сопротивляемостью видов растении.

Исследование природно-климатических условий, систематизация параметров и изучение взаимосвязей свойств, реакций компонентов ркоспстсм необходима для прогнозирования их взаимодействия о хи-

мическими загрязняющими веществами, определения возмокных изменений в природной среде вследствие техногенного воздействия, путей превращений, миграций и накоплений токсикантов (рис.2).

Анализ антропогенного воздействия. Вторая составляющая инженерно-экологической информации инженерная, включающая изучение структуры природно-промышленног.о комплекса (ППК), хозяйственной деятельности, эффективности использования природных ресурсов, источников техногенного загрязнения, опасности воздействия. Она необходима для всесторонней оценки техногенного воздействия на природную среду и определения интегральной оценки антропогенных изменений компонентов экосистем.

ППК рассматривается как основная структурная единица ноосферы при организации рационального природопользования. Как эколого-экономическая система он включает в себя три подсистемы: экологическую, экономическую и социальную. Исследования ППК позволяют определить:1) взаимовоздействие техногенных, аграрных элементов и окрулсакщей природной среды, 2) полную оценку последствий изменений природной среды вследствие антропогенного воздействия. Структура .ППК исследуемого района состоит из': промышленного звена (СаАЗ), аграрного звена (совхоз "Новоенисейский"), комцунально-бы-тового звена (г.Саяногорск, л.Новоонисейка). Экосистемы в зона • действия СаАЗа длительное время использовались под пастбище и к моменту строительства завода уке имели нарушения компонентов: уменьшение и изменение видового состава надземной и подземной фи-томассы; изменение структуры и численности позвоночных и беспозвоночных травяного, напочвенного и почвенного ярусов; изменение водно-физических свойств почв (уплотнение, уменьшение порозности, в'лашюсти), дефляцию.

Источниками загрязнения атмосферы на алюминиевом предприятии (на примере СаАЗа) являются: цеха электролиза, обожженных анодов, по производству подовой массы, блок ремонтных цехов, ремонтно-строительный цех, электролитейные, котельная центральная, котельная ВОТ. Наиболее опасными загрязняюцими веществами, поступающими с аэровыбросами в окрунащую среду, являются бенз(а)пирен, фтористый водород, плохо растворимые фториды.

Возможные процессы изменения экосистемы в зоне негативного воздействия предприятия:

- в почвенном покрове: изменение структурного состояния, химического состава, биологической активности почв, токсикация, дефляция;

Рис.2. . Миграция и трансформация химических загрязняющих веществ, поступающих из атмосферы,в биогеоценозе.

(О

- в растительном покрове; подавление яиз не способности растений, фитоценотическая перестройка сообществ, коренная смена фитоценоз ав;

- в животном мире: дестабилизация уровня численности и плотности популяций индикаторных (фоновых) видов, трансформация видового разнообразия (уничтожение видов, свойственных данному типу экооистем и появление новых), сокращение ареала и деградация его внутренней структуры.

Для регулирования качества природной среды, управления хозяйственной деятельностью, получения достоверных данных об антропогенном воздействии и систематического выявления изменений природных компонентов вследствие воздействия, организуется система контроля и наблюдений за состоянием природной среды исследуемого района. Для создания импактного мониторинга в качестве основных выделены следующие задачи: I) оценка качества окружающей среды до воздействия предприятия} 2) анализ антропогенного воздействия на природную среду; 3) покомпонентная оценка состояния экосиотем с точки зрения действующих нормативов? 4) прогноз возможных изменений в природной среде вследствие техногенного воздействия.

В исследуемом районе наблюдения за состоянием природных компонентов в зоне негативного влияния аэровыбросов загрязнящих веществ алюминиевого завода проводятся с 1989 г. Учитывая, что наиболее токсичными для растительного покрова из выбрасываемых загрязняющих веществ являются фториды, в работе рассматривается анализ экспериментальных данных загрязнения водорастворимым фтором "почвенного покрова, растительности, грунтовых и поверхностных вод, снежного покрова. Схема размещения ключевых участков для наблюдения за уровнем загрязнения компонентов природной среды составлена с учетом розы ветров по восьми румбам о целью более точного определения территорий с наибольшей загрязненностью. Пробы отбирались через 200-300 м на территории санитарно-защитной зоны и через 500-1000 м на прилегающих территориях. Радиуо обследования 4-8 км, сравнительные и контрольные пробы отбирались на расстоянии 25-150 и более километров от источника выброса. На пахотных землях отбор проб почвы проводился о глубины 0,0-5,0; 5,0-10,0; 10,0-20,0; 20,0-40,0 см. На целинных землях верхний олой 0-5* см отбирался .пробно' 0-2,5 и 2,5-5,0 см. Данные о загрязнении фтором почвы и растительности приведены на рис.3 (а,б). В графе дается условная интегральная оценка изменений состояния

компонентов экосистем зоны негативного воздействия и прилегающих к ней территорий.

Синтез инженерно-экологической информации и оценка воздействия. Проведенныо исследования природно-климатических условий и техногенного воздействия позволяют выполнить оценку качества природной среды в зоне действия предприятия, включающую особенности климата, температурно-ветрового режима, реетша увлажнения, поч-венно-растительного покрова и техногенного воздействия. А именно: климат в исследуемом районе резко континентальный, что проявляется в холодной и умеренно суровой малоснежной зиме и умеренно теплом, полусухом и засушливом лете. Особенностью климата является большая изменчивость всех метеорологических элементов о резкими контрастами. Почвенный покров - маломощный неразвитый южный чернозем. Общим признаком является малая мощность профиля (ОДС^-0,70 м) над мощным слоем галечников. Уровни грунтовых вод на большей чаоти исследуемой территории находятся в пределах 4-7,5м, связь почвенных и поверхностных вод с грунтовыми в галечниках практически отсутствует. За год выпадает 200-400 мм осадков. Активный влагооборот ограничен глубиной залегания галечников. Это определяет неустойчивые условия влагопотребления растений и критические услоеия их развития.

Общей закономерностью воздействия газопылевых выбросов СаАЗа на экосистемы является определенное соответствие направления их потека и выпадение на поверхность почвы по розе ветров: т.е. зоны загрязнения почв поллгатантами в какой-то степени повторяют очертания розы ветров, особенно по преобладающему направлению: юго-'западному. По состоянию на 1990 год максимальное загрязнение почв фтором составляло 2 ЦДК (20 мг/кг) на площади 2б0 га, с восточной и северной сторон промплощадки, что составляет &% площади сани-тарно-защитной зоны. По состоянию на 1991 г. - загрязнении почв водорастворимым фтором составило от 2-х до 7 ЦИК на площади 400 и 150 га с оо roe тс тве нно, что занимает около 10$ площади СЗЗ. Загрязнение растительности было максимальным такие в северо-восточной части СЗЗ и соответствовало 3-4 ПДК (при ПДК=50 мг/кг сухого вещества) иа площади 120 га, 2 ДПК на 70'га и ПДК - 1Ш) га (рис.3 а,б).

Особенностью воздействия газопылевих выбросов завода явля-

отся:

- отсутствие т-рпкепной вертикальной миграции поллютантов, связанней со своеобразием биоклиматической обстановки в аридно":

Срводораств «мг/кг 250

240

Ц км

Содержание втора (водорастворимого) в почве и растительности в зависимости от удаления от центра промплощадки СаАЗ'а по состоянио на 1991г. (а)

в почве в северном направлении

" в северо-восточном направлении " в восточном направлении

в юго-восточном направлении в растительности в северном направлении * в северо-восточном направлении в восточном направлении в юго-восточном направлении

СрВОДОРаств ,мг/кг

Рис.3. Содержание «тора (водорастворимого) а почве и

растительности в зависимости от удаления от центра промплощадки СаАЗ'а по состоянию на 1991г. (б)

............... в почве в южном направлении

—;--" в юго-западном направлении

----------- " в западном направлении

---" в северо-западном направлении

----в растительности в южном направлении

— ------" в юго-западном направлении

— ■ —---- " в западном направлении

------- " в северо-западном направлении

зоне и возможность периодического (в течение года) образования горизонта аккумуляции в верхнем почвенном слое;

- возможность загрязнения территорий, не подвержешшх прямому воздействию завода, связанная с переносом аккумулированных химических загрязняющих веществ с поверхности почвы в атмосферу (в периоды сильных ветров) и выпадением их на почвенно-растительный покров других районов;

- неравномерность воздействия поллютаптов на почво-раститель-ный покров в течение года:

зимий период - период аккумуляции в почвенном и снежном покровах,

весенний - перераспределешш, трансформации, миграции,

летний - период относительной аккумуляции,

осенний - активной трансформации, миграции, разложения.

Исследования показали, что завод размещен в довольно слоннцх природно-климатических условиях. Экосисгеш рассматриваемого района уяе до строительства предприятия находились в нарушенном состоянии, поэтому для обеспечения и поддержания экологического • равновесия в зош его функционирования 'необходимо соотнести валовые выбросы загрязняющих веществ, поступающих с промплощадки в окружающую среду, и .устойчивость природной среды (гомеоотаз экосистем) зоны негативного воздействия. Это достигается выполнением прогноза возмогших изменений компонентов экосистем от техногенного воздействия и определением мощности предприятия с позиций эколого-экономической эффективпоста использования земель.

П. ПРОШВ ВОЗМОЖНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ КОМПОНЕНТ® ЭКОСИСТЕМ вслещстшя ТЕХНОГЕННОГО воздействия к ошяяелеше моигасш предприятия

Составлеши прогноза возможных изменений в природной среде оснозывается. на определения устойчивости существующих экосистем, выявлении механизмов, поддергашагацих эту устойчивость, их ответных реакций на воздействие. Учитывая, что возможности действия "регуляторов" имеют естественный предел, переход через который ведет экосистемы к критическому состоянию, прогнозируется возможность возникновения такого состояния и переход через него во времеш1 .и в пространстве вследствие влияния техногенных нагрузок, а тпкке состояние системы, занимающей место уходящей.

Прогнозирование наступления критического состояния экосистем зоны отрицательного воздействия аэровнбросовпро.чшленного предприятия. Чтобы прогнозировать наступление критического состояния экосистем необходимо знать, какие признаки могут служить сигналами, извещающими о его приближении. С этой целью рассматривается: I) их своеобразие: конструкция экосистем (ярусность), 2) специфика адаптации организмов (растений, флоры и Фауны почв, кивотных) к изменению экологической обстановки, 5) природно-климатические особэшюсти, 4) основные механизмы, обеспечивающие устойчивость экосистем от климатической неуравновешенности и техногенного воздействия: эг.осистешне (абиотические и биотические), физиологические п йепотапические. Определение устойчивости экосистем и возможности возникновения критического состояния вследствие техногенного воздействия выполняется па основе анализа путей превращении, миграций и накоплений загрязняющих веществ, поступающих с промплощадки в биогеоценозы, влияния климатических условий, абиотических факторов на их аккумуляцию, сорбирование и распад растениями, флорой и фауной почв. Исследования, проведенные в зоне функционирования СаАЗа, позволили сделать предварительный прогноз :

- трансформация токсикаптш почвенныш микроорганизмами, растениями, адсорбция частицам! почвы будет наиболее активной в периоды с благоприятными гпдротермическими условиями;

- миграция техногенных загрязнителей по почвенному профилю на ненарушенных механически биогеоценозах предполагается незначительно;'!, т.к. водный релзш п теплые периоды изменяется между непромывным и периодически промывным, глубина залегания грунтовых вод в основном 5-8 и более м;

- аккумуляция химических загрязняющих веществ на территориях, прилег .тогда промплощалке будет происходить как в зимний, так и в •весенне-летний период, в случаях штилевой или со слабым ветром погоди (январь-Февраль; июль-август), низкой относительной влажности воздуха и почтенной влаги;

- биологическая активность почв наиболее высоко'1! предполагается в осгшшГ период времени, но все-таки нсдоста?очпой для их самоочпщонил;

- локальное "самоочищение" природы от техногенных загрязнителей в оснооном будет происходить под влиянием ветрового рекпиа (в периоды сильных ветрог: апрель-пай, октябрь-ноябрь), загрязши те!! спгг.'Х! пространства, не подверженные прямому воздействию

предприятия, что недопустимо, т.к. в зоне функционирования завода ведется активная сельскохозяйственная деятельность;

- техногенные нарушения на территории зогш негаишного воздействия предприятия будут способствовать ослаблению защитных функций экосистем, т.к. локально нарушаются биоцэпотические связи, уменьшается площадь функционально активных земель. Кроме того на нарушенных площадях (выемках) может быстрее происходить миграция аккумулированных-в зимне-летний периоды загрязняющих веществ в грунтовые воды.

Поэтону нерационпльное природопользование в зоне действия предприятия может привести к нарушению структур и функциональных особенностей механизмов, организмов и сообществ, обеспечивающих устойчивость и стабильность экологических систем, что может способствовать их переходу к критическому состоянию, а также значительному хозяйственному ущербу вследствие потери опустынепных территорий и изъятия из сельскохозяйственного оборота больших площадей загрязнениях земель. Схема возможного варианта перехода степных вкосист'гм к критическое состоянию под техногенным воздействием пртедена на рис.4. С целью прогнозирования и предотвращения наступления-опасных ситуаций определяется зависимость между выбросами загрязняющих веществ п атмосферу, накоплением их в почвеппо-растительном покрове и динамикой биологической продуктивности земель с учетом их естественного плодородия и загрязнения химически'л веществам?.

Прогнозирование динамики биологической продуктивности земель с учетом их естественного плодородия и загрязнения химическими венеотпаш. Рациональное природопользование в зоне влияния завода основывается на результатах экологического мониторинга, включакь щего почвепно-бонитировочньг'; и химический. Согласно рекомендациям В.А.Ковды, главная цель почвенпо-бонитпровочного мониторинга -оценка изменения качества почв во времени и пространстве дли применения оперативного предотвращения негативных процессов при землепользовании. Основная задача - количественный и качественный учет земель по видам угодий, контроль за их использованием, включая целесообразность трансформации видов угодий. Для почвенио-бегштчроночного мониторинга, в отличие от обычной бонитировки почв, в качество объективного и сравниваемого по времени показателя предлагается использовать непосредственные запаси гумуса и валовые формы элементов питания растений: азот, фосфор, калий (табл.1).

Токсикация почвеннорастительного покрова

1

Почвенного покрова

Изменение численности флоры и оауны почв

Изменение видо—

вого состава

почвенной Фауны

и микроорганиз-

мов

Нарушение Физиологических свойств почвенной флоры й Фауны

Нарушение <геноти— пических свойств флоры и Фауны почв

Изменение <ъизи- _ ческих свойств почв

Уменьшение биологичес-) кой активности почв

Увеличение Уменьшение

плотности порозности

Уменьшение влажности

Уменьшение гумуса

РастительностЦ

Уменьшение морфологических частей

Снижение продуктивности

Нарушение ассимиляционного

аппарата

*_

Нарушение генеративного цикла

Нарушение обменных процессов

Изменение химических свойств почв

Изменение реакции почвы (рН)

Изменение количества и качества питательных элементов почв

Изменение химического состава почв

Рис. 4. Схема перехода степных экосистем к критическому состояние , оагоопирчии ППЧВРННОРаСТИТеЛЬНОГО покрова

м о

Существующие условия почвообразования обусловили развитие в исследуемом районе зональных почв азтоморфного ряда, представленных южными черноземами. Для почвенного профиля, сформированного в условиях естественной дренированностм при глубине залегания грунтовых вод 5-12 м, характерен четко выделяющийся-гумусовый горизонт мощностью 30-45 см, а у укороченных почв - 10-16 см. По мощности мелкоземистого слоя над кровлей галечников почвы можно разделить на мощные, среднемощные, маломощные и укороченные (табл.2).

Таблица I

Естественное плодородие почв

Гумус, питательные вещества Индекс по почвенно-мелюрамвной карте

I 1а 16 1г Тв

Индекс естественного плодородия почв ЕП1[

I 2 3 4 5

Гувдс, т/га 320-350 170-230 160-116 116-120 75-95

р2°5* кг/га 130-140 60-75-80 70-50 65-30 20-25

1^0, кг/га 1650 850-960 600-600 520-400 300

Таблица 2

Мощности мелкоземистого слоя и гумусового профиля почв

Почвы Мощность мелкозе-мистой толщи,см Гумусовый профиль, см Индекс по почвенно- иелиош- тлвной карте

Мощные Среднемощные Шломощннэ Укороченные 70 50-70 30-50 0-30 30-45 30-45 25-35 10-16 П 1а Iй 1г, Iй

Как видно из данных табл.1 и 2 незначительной мощности почвенного профиля соответствует ограниченный запас питательных веществ, что значительно влияет на биологическую продуктивность земель. Плодородие почв ра"она строительства СаАЗа, согласно плч-

венно-климатическим формулам по методике И.И.Карманова, оценивается:

а) без орошения: для многолетних трав - 42 балла, для однолетних трав - 41 балл;

б) при орошении: для многолетних трав - 80 баллов, для однолетних трав - 68 балпов (эталон почвы оценивается в 100 баллов).

Согласно общей оценке агроклиматических ресурсов страны климатический индекс биологической продуктивности земель исследуемого раГот Ек=40-41 баллов.

Таким образом, биологическая продуктивность земель района строительства алплишевого завода по климатическо:,г/ индексу низкая и составляет бел орошения 40 баллов, с орошением - 80 баллов.

Оценив естественное плодородие почз, мсжно прогнозировать возможные изменения биологической практивности земель в зоне влияния токсических выбросов завода. Динамику биологической про-дуктшности земель с учетом их естественного плодородия и загрязнения химическими веществами для исследуемого района можно представить уравнением мчояеетвенной регрессии.

Бк = а + вРщ + сЕлл#

где Ек - биологическая продуктивность земель; II - коэффициент концентрации загрязнения почвы; Епл - индекс естественного плодородия (см.пбл.1); а,в,с - постояннге коэ-фициентг.. Нс= ^ гдо С, Спдк - содепнаиие загряаняпдих веществ соответственно общее и предельно допустимое.

Подставляя паГдсшше значения а,в,с в уравнение получаем: Бк = СЭ,927 - 2,170 Нс - 5,254 Епл ± 1,502

Дг.нно: урлвчепис множественно:; регрессии представляет собо!: уравнение для плоскости (рис. 5).

Такы.: образом, биологическая проективность земель находится в прямой зависимости от количества зпгрязняяпих веществ, поступающих в почвепно-рлстительнгй покроя, что дает возможность прогнозировать наступление критического состояния экосистемы и ограничивать ПДВ с целью предотвращения опустшвания территорий, под-веркенн нх аагрязне пи ю.

Учителя, что воздействие предприятия увеличивается в зависимости от развития его мощности и срока действия (рис.6), что могет повлечь изъятие больших территорий загрязнепщ-х земель, актуально ограничивать ПДВ особо токсичных загрязняющих веществ и определять мощность предприятия с позиций эколого-экопомической эффективности использования земель.

пдк

Рис.5 . Динамика биологической продуктивности земель с учетом их естественного плодородия и загрязнения химическим! вещества™.

VI 6400 60005600 5200 4600 4400 4000 3600 3200 2800 2400 2000 1600 1200 600 400'

Р«

/

/

/

/

/ /

/

/ / /У

/ / /

/

/V

/ /

//

/

Г' III "I—г—Г-

1 ■-!—"I-

95

I ■» I |

883

60

2000

05

10

15 1В ГОДЫ

Рис. 6.Динамика аэровыбросов загрязняощих веществ, содержащих отор,- с учетом развития, сяока действия и модернизации ' завода (согласно проектным данным)

.......... аэровыбросы фтористого водорода при работа 8 корпусов электролиза

с учетом срока действия завода, согласно утвержденным ПДВ 1985 г.; —• ■ — " , согласно предлагаемым решениям 1989 г.;

------- " за год согласно ГЩ8 1985 г.;

---' , согласно предлагаемым Решениям 1ВВ9 г.;

----* при работе 10 корпусов электролиза с учетом срока действия

завода, согласно предлагаемым решениям 1989 г.;

____аэровыбросы плохо растворимых фторидов при работе В корпусов эл-за

с учетом срока действия завода, согласно утвержденным ПДВ 1985 г.; — • , согласно предлагаем им решениям 1989 г.;

_ . — -- • ов гоа> согласно ПДВ 1985 г.;

--* согласно предлагаемым решениям 1909 г.

Определенна мощности алкмпниевого предприятия. Нов с Г: методический подход к определению оптимальности воздействия предприятия на природную среду основан на анализе отечественного п зарубежного (фирм Андре Маршан, Канада и Алкай, Австралия) опита проектирования предприятий алюминиевой подотрасли. Определение мощности алюминиевого завода с позиций эколого-экономической этхт,ек-тйвности использования земель основано на зависимости между количеством аэровыбросов загрязняющих веществ, видом использования земель, прилегающих к зоне техногенного воздействия, состоянием и качеством природно-климатических условий, компонентов, показателей экосистем с учетом эколого-экономического ущерба природной среде, народному хозяйству целесообразно проводить поэтапно (рис.7). Для СаАЗа, с учетом заложенных технических и технологических решений, валовые выбросы газообразных соединений фтора, вписывающие в заданный контур зоны негативного воздействия размером 2,5 км и равный 3550 га, составят 85 т/год, что будет соответствовать работе 8 корпусов электролиза. Учитывая возможность переноса химических загрязняющих веществ в другие экосистемы, не подверженные прямому воздействию предприятия, вамшо предусмотреть мероприятия по их локализации и нейтрализации на территории зоны негативного воздействия созданием новой экологической системы санитарно-защитной зоны завода. Поэтому следующей задачей /шляется разработка рекомендаций по повышению экологической эффективности и устойчивости санитарно-защитной зоны промышленного предприятия.

Ш. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПОВШЕНИО ЭФФЕКТИВНОСТИ И УСТОЙЧИВ ОС Я!

• ПОВОИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ СИСТЕШ САШТАРНО-3АНИТНСП ЗОНЫ ПРЕДПРШТИЯ

Пространство, на котором происходит рассеивание загрязняющих веществ, поступающих с промплощадки, их миграция, аккумуляция, сорбирование, распад и другие процессы, обусловленные структурой и функционированием существующих на данной территории экологических систем, должно быть обустроено и организовано таким образом, чтобы предотвратить распространение токсикантов на территории, не подверженные прямому воздействию предприятия. Это достигается организацией и обустройством санитарно-защитной зоны (033) завода.

Организация и обустройство санит/тоно-защптно": зонг, пошще-ние ее экологической эТуТ-екгавкосга. Согласно предлагаемо:?/ новому

Рис.7. Определение модности алшиниевого предприятия с позиций эколого-экономи-ческон эффективности использования земель

о о

определе^ю СЗЗ промшленного предприятия, ее необходимо рассматривать как экологическую систему, территория которой находится под постоянным техногенным воздействием. Учитывая, что основное воздействие предприятий алюминиевой подотрасли связано с за-грязпением атмосферы, а приемником загрязняющих веществ является почвенно-растительный покров, задача состоит в том, чтобы, анализируя реакции природных компонентов на загрязнение атмосферы, выявить их возможность обеспечивать устойчивость в целом экосистемы СЗЗ. Поэтому изучение взаимосвязей между абиотическими факторами, свойствами и реакциям компонентов экосистем необходимо начинать с изучения механизмов, обеспечивающих ее устойчивость. Устойчивость экосистем и возможность перехода их к критическому состоянию рассматривались ранее, в предыдущей главе.

■Изучение влияния абиотических и биотических факторов на процессы миграций, аккумуляций, сорбирования загрязняющих веществ в экологической системе необходимо для определения направления ее функционирования и является основой для проведения мероприятий, обеспечивающих устойчивость и эффективную эксплуатацию СЗЗ.

В таблице 3 приведены реакции компонентов экологической системы СЗЗ на влияние абиотических факторов и техногенное воздействие. Инженерно-экологические исследования зоны функционирования СаАЗа показали, что регулированием некоторых абиотических факторов можно повысить физиологическую устойчивость такого компонента природной среды, как растительности. Например, ослабленные засухой растения будут менее устойчивы к длительному воздействию токсикантов, чем растения, периодически увлажняемые. Согласно опубликованным данным, увлажненная поверхность листа увеличивает поглощение загрязняющих веществ в 10 раз, подвергаясь тем caí,им поражениям. Поэтому полив растений следует производить в вечернее время суток, т.к. поглотительная способность листа в темноте составляет 40% от поглощения на свету (это касается искусственных насеждений на территории завода и санитарно-защитной зоны). Оптимальное снабжение питательными веществами, особенно азотом, также повышает устойчивость растений к действию загрязнителей, улучшает их восстановление и состояние после воздействия.

Фенотипические механизмы устойчивости растений используются путем подбора видового состава искусственных насаждений, устойчивых к воздействию загрязняющих веществ.

Активного разложения токсических веществ в почве можно добиться созданием оптимальных условий для развития микроорганиз-

Таблица 3

Реакция компонентов экологической системы санитаяно-аащитной зоны на влияние абиотических Факторов и техногенное воздействие.

Компоненты ^^экологичес-^\КОЙ сис- кие «акторы Растительность Почвенные микроорганизмы Почвенный ПОКРОВ

Реакции компонентов экосистемы СЗЗ

Параметры Уровень, характер параметра Поглощение ХЗВ* Повреждение Устойчивости Развитие Разложение ХЭВ* Миграция и трансформация ХЗВ* Аккумуляция ХЗВ*

1 2 4 5 6 7 8 9

[ Влажность | Относительная влахно-сть Высокая А А Z^ - - Ж -

Низкая Ж - - -

Почвенная влага Достаточная Ж ^ А □ Ж А

Низкая Ж - ж

Температура Выше 0" А Ж □ ж ж ^

Ниже 0* - ж

Освещенность Высокая Ж - — — —

Отсутствует ж - — — —

Аэрация Достаточная А ж ш ж ж

Низкая — — — —- ж

Arpo «ими-У Ч1СКН9 / са-аа / почвы / /К«ИИ* / пиг«-/ тельными /ам-ни" Достаточная — — — —

Низкая — — — —

ЗеТРОВОЙ режим Сильный (более 20м/с) — — — — —

Слабый (менее 0.5м/с) -- — — — — —

' П4нич»ски* загрязняли»*« ■•ыаст*» ** ааотны«, •ос«огны*, калияни« удобрения, гумус

Р*а*а»м компоненте* экосистемы санитармо-ои^тной оогш:

if^'t Н№10ОЛЬШвв О ОПТИМЛАЫЧО! РВОвИШ*

УЧ наимаиыаае Щ ^^ нмволмае для вольвимстав

мов и повшением биологической активности почв. Скорость разрушения (процесса) зависит от сорбционных свойств почвы, скорости перемещения токсикантов по почвенному профилю и водораствориглости токсикантов. Известно, что особенно богат микроорганизмами верхний горизонт почвы: на глубине 1-2 см микробов в десятки раз больше, чем на глубине 20-25 см, поэтому приоритетное использование земель экологической системы СЗЗ - как биофильтра химических загрязняющих веществ. С этой целью необходимо по крайней мере сохранение их естественной продуктивности и биологической активности.

Учитывая, что в районе функционирования завода сельскохозяйственное использование земель включает богарное земледелие (распашка), орошаемое земледелие (распашка и полив), отгонное животноводство (выпас, содержание скота, водопой), локализация зоны негативного воздействия весьма важна. Это достигается планировочной организацией санитарно-защитной зоны и ее обустройством. Планировочная организация ее должна основываться на объективно." информации о воздействии предприятия, которую можно подучить при сопоставлении результатов расчета рассеивания загрязняющих веществ в приземном слое атмосферы, выполненного по утвержденной методике, и экологического мониторинга, включающего почвеино-бони-тировочный и химический. Защитное озеленение СЗЗ дреаесно-кустар-никовыад насаждениями выполняется с учетом карт загрязненности почвенно-растительного покрова. Для обеспечения локализации загрязняющих веществ на территории СЗЗ не следует устраивать специальные коридоры проветривания, тем более в направлении господствующих ветров, особенно, если на прилегающих к СЗЗ территориях располагаются с/х угодья. Организация лесозащитных насаждений проводится с учетом природно-климатических условий, зонирования по интенсивности воздействия загрязняющих веществ и функционального зонирования.

Планировочная организация лесозащитных посадок и функциональное зонирование отражают эффективность санитарно-защитной зоны не только с позиций предотвращения распространения загрязняющих веществ, используя ветроэаградительные свойства защитных насаждений, но и используя древесно-кустарниковые посадки как фильтры и индикаторы чистоты атмосферного воздуха (рис.8). Согласно имеющимся разработкам института "ЛенЧИПградостроптельст-ва", по функциональному зонированию выделяются следующие подзоны: подзора "Л" - призаводская зона, подзона "Б" - зона фильтрующих посадок, подзора "3" - зона изолирующих и ландшафтных

о

Рис.8. Схема планировочной организации лесозащитных посадок санитарно-защитной зоны СаЛЗа

посадок. Главный принцип организации древесно-кустаршшовцх насаждений в подзонах "Б" и "В" - локализация при помощи растений зон негативного воздействия предприятия. Это достигается путей расположения лесозащитных посадок таким образом, чтобы по направлению господствующих ветров практически не было бы коридоров проветривания. Коридоры проветривания протяженностью 20-30 м рекомендуется создавать между полосами с целью обеспечения обслуживания зеленых посадок. Для того, чтобы зеленые насаждения эффективно выполняли отфильтровывание воздуха, они должны сохранять высокую активность жизнедеятельности, обладать достаточной устойчивостью к токсикантам, иметь большую емкость газопоглощения и пылеосаж-дения, что достигается подбором определенного видового состава растений.

Подбор видового состава растений для создания защитных насаждений на прилегающей к алюминиевому заводу -территории производится с учетом их устойчивости к воздействию загрязняющих веществ, содержащих фториды и диоксид серы. В работе использована оценка относительной устойчивости и чувствительности растений к воздействию загрязнения воздуха диоксидом серы, соединениями фтора, окислами азота предложенные Институтом Дендрологии Польской АН, Центральным республиканским ботаническим садом АН Украины и др. Известно, что в зависимости от состава и концентрации вредных веществ в атмосферном воздухе, почвенно-климатических условий для каздой природной зоны видовой состав лесозащитных насаждений будет различным. Поэтовд получить наибольшую эффективность газопоглотителыюй и пылеосаждающей способности растений можно путем подбора видового состава, применяя сравнительную оценку очистной функции растений в конкретных условиях.

Специфические агрохимические и агротехнические приемы выращивания лесозащитных насаждений способствуют обеспечению оптимальных условий для их произрастания, повышению их устойчивости и продуктивности. Это достигается следующими методами: создания условий оптимальной обеспеченности растений макро-, микроэлементами и водой, применения в особо ответственных случаях физиологически активных веществ и препаратов для нейтрализации поступающих в листья токсических веществ, обеспечения растений достаточным количеством питательных веществ, содержащих азот, фосфор, калий , оптимальной концентрации почвенных растворов и реакции почв.

Воспроизводство почвенного плодородия загрязненных земель предполагает комплексный подход, включающий:

- разработку к совершенствование агрохимических и агротехнических приемов, предотвращающих поступление токсикантов в растения;

- создание условий для бездефицитного баланса гумусового и биогенных элементов;

- обеспеченле•оптимальных условий для произрастания растеши! ;

- рекультивацию нарушенных от антропогенного воздействия земель;

Предотвратить техногенное загрязнение почвы полностью не-возмо^шо, поэтому необходимо агрохимическими и агротехническими приемами максимально стихать поступление токсических элементов в растеДш. Это достигается оптимизацией плодородия почв и условий роста растений с применением системы минеральных и органических удобрений, химической мелиорации почв, включающей комплекс приемов, направленных на улучшение физико-химических свойств почв внесением химических веществ: гипса, извести, поверхностно-активных соодинегай и -т.п. При этом загрязняющие вещества переходят в менее доступные для растений формы вследствие адсорбции их органическим веществом почвы. Согласно работ В.Г.Шнеева правильная система удобрения в сочетании с известкованием снижает поступление токсических элементов в растения в 3-5 раз и более. Весьма эффективна посадка люпина. С целью воспроизводства почвенного плодсродая в зоне негативного воздействия и уменьшения поступления в почвенный покров накопленных растительностью за летний период токсикантов, рекомендуется в конце вегетационного периода ео скашивать с последующим сжиганием и захоронением на площадке с дротивофпльтрационним экраном. Весной произвести подсев трав в данном районе, адаптированных и устойчивых к воздействию пол-лютаитов. Некоторые авторы рекомендуют опавшие листья не сжигать, а запахивать в почву, где фтор, соединяясь с кальцием и магнием почвешюго поглош-ающегс-комплекса, переходит в инертную фород, малодоступную для растений и малоспособную к гидрогеппой миграции.

Кроме химического загрязнения почвенио-растительного покрова большие негативные последствия для экосистем имеют мехагачес-кие нарушения ландяафта в ходе ведения строительных работ, приводящие к ветровой эрозии почвы прилегающих к ним территорий, снижению их биологической активности, выпадению растительности,

Рис.9. Анализ эффективности экологическоЛ системы саг-птарно-завдтной зоны S

прогипленного предприятия

Наложение загрязнения на нарушенные территории приводит к еще более негативным последствиям для окружапдей среды. Поэтому необходима их рекультивация и восстановление почвенного плодородия. С целью предотвращения появления неоправданно нарушенных территорий необходимо рациональное использование земель с учетом проведения инженерно-экологического обоснования располагаемых на территории санитарно-защитнок зоны объектов.

Таким образом, создание новой экологической системы сани-тарно-защитной зоны промшлепного предприятия, повышение ее устойчивости, эффективности возможно и достигается на основе учета вышеизло.гвннь'х взаимосвязанных процессов, разработкой и внедрением специальных мероприятий как при ее проектировании, так и при эксплуатации (рис.9).

ВЫВОДЫ

1. Предпгаемый новый методический подход к анализу, исследованию, проектированию и эксплуатации экологической системы зоны негативного воздействия алюминиевого предприятия базируется на изучении, систематизации, синтезе и использовании инженерно-эколого-экономической информации о зоне его функционирования, Он

включает оценку природно-климатических условий, антропогенного воздействия, изменений компонентов природной среды вследствие техногенного воздействия, и прогноз воздействия.

2. Синтез инкенерно-эколого-экономической информации о зоне функционирования Саянского алюминиевого завода показал, что предприятие расположено в сложных природно-климатических условиях, вследствие чего воздействие газопылевых выбросов имеет как общие закономерности, так ,и особенности, определившие аккумуляцию токсикантов в верхнем почвоппом профиле по направлению преобладато-щих ветров и возможность их переноса в другие экосистемы, не подверженные прямому воздействию предприятия. В связи с этим локализация и изолирепшше зоны негаишного воздействия завода, трансформация и нейтрализация поллютантов обязательны.

3. Прогноз состояния экосистем в зоне техногенного воздействия на компоненты природной среды выполняется на основе условной интегральной оценки их антропогенных изменений и включает рассмотрение возможности наступления критического состояния экосистем вследствие негативного воздействия, прогнозирование динамики биологической продуктивности земель с учетом их собственного плодородия и загрязнения химическими веществами. Для иссла-

дуемого степного района она выражается уравнением множественной регрессии:

Бн=69,927 - 2.170 Н0 - 5,254 Епд ±1,502

4. Мощность алюминиевого производства с позиций экологи-экономической эффективности использования земель определяется: количеством аэровыбросов наиболее токсичных загрязнящлх веществ, видом использования земель, прилегающих к зоне техногенного воздействия, природно-климатическими условиями, состоянием компонентов экосистем с одной стороны, и величиной эколого-эколомического ущерба природной среде и хозяйственной деятельности - с другой. Для исследуемого завода (по результатам моделирования на ЭВМ) валовые выбросы газообразных соединений фтора, вписывающиеоя в рекомендуемый контур (радиусом 2,5 км) зоны негативного воздействия на компоненты природной среды и равный 3550 га, не должны превшать 85 т/год, что соответствует работе 8 корпусов электролиза (при внедрении предлагаемых в проекте 1989г. технических и технологических решений).

5. Обеспечение устойчивости экосистемы СЗЗ достигается внедрением рекомендаций и мероприятий, разработанных на основе изучения (исследования) почвенного и растительного покровов как компонентов экосистемы о учетом их качественной взаимосвязи между собой, их реакций на техногенное загрязнение в зависимости от влияния абиотических факторов.

6. В исследуемом районе изолированные зоны техногенного воздействия достигается планировочной организацией лесозащитных насаждений. Трансформация и нейтрализация токсикантов обеспечиваются дрйвесно-куотарниковыми насаждениями, естественной степной растительностью, почвенным покровом, микроорганизмами. Для локализации и изолирования зоны негативного воздействия завода, трансформации и нейтрализации токсикантов необходимы:

- посадка лесозащитных насаждений, площадью не менее 300 га;

- сохраните почвенно-растительного покрова в естественном ненарушенном состоянии, т.е. приоритетное использование земель

на прилегающих к промплощадке территориях как биофильтра химических загрязняющих веществ, охрана и рациональное использование.

7. Эффективное функционирование экологической системы СЗЗ завода осуществляется за счет внедрения комплексной программы природоохранных мероприятий и рекомендаций, включающих:

- внедрение рекомендации по снижению выбросов загрязняющих веществ в природную среду;

- организацию экологического мониторинга с последующей оценкой техногенного воздействия и прогнозом возможных изменений компонентов экосистем;

- планировочную организацию лесозащитных посадок, способствующую локализации и трансформации токсикантов;

- подбор видового состава лесозащитных насаждений, обладающих большой е:л;ос?ыо газопоглощепня и пилеосаждения;

- восгроизЕодство почвенного плодородия загрязненных земель с целью сохранения их биологической активности и продуктивности для трансформации химических загрязняющих веществ;

- рекультивацию механически нарушенных земель с целью использования их как биофильтра и нейтр(лизатора токсикантов;

- проведение инженерно-экологического обоснования размещаемых на территории санитарно-зацитпой зоны объектов для определения эффективности их расположения в данном «тесте;

- охран:/ и рациональное использование земель сапитарно-сащит-ноп зоны.

Содержлние .диссертации опубликовано в следующих основных работах:

1. Инженерно-экологическое обоснование размещения промпло-щадки алюминиевого предприятия//Система методов изучешш почвенного покрова, деградированного под влиянием химического загрязне-ния/Паучн.тр.Почв.ин-та нм.З.В.Докучаева, !.!., 1992, с.90-93. '

2. Охрана и рациональное использование земель в зоне влияния плг;ш;шевого млвода.//Сборник научных тпудов./lLV!-!, Санкт-Петербург, T99I, c.S8-II0.

3. Анализ экологг'ческо:'. эффективности слнгтарпо-защитной зоны алхшилсвого завода//Рац:;о:плы!ое использование недр и охрана окружающей среды: !!ежвузовскпй сб .паучп. тр ./Санкт-Петербургский горний институт, I9S2, с.23-29 (совместно с Б.А.Ивановым).

4. Определение мощности алюминиевого предприятия с позиций эколого-эконошческой эффективности не польз овашш земель./Цветная метал тургяя J? 10, Иосква, ЩЕП'цветмет экономики и информации, 1992, с.21-26.

5. Исследование экологического состояния зоны действия промчало иного предприятия/цветная металлургия I': 10, Москва, ЦШПцвотмет экономики и информации, ISS2, с.20-29.