Экологические проблемы города Воронежа

В то же время не решен ряд водоохранных проблем: не реализуются ранее утвержденные проекты строительства очистных сооружений в шести районных центрах; не решается вопрос об очистке сточных вод (до 50 тыс. м3/сут) в Воронеже перед сбросом их в р. Дон; высока опасность аварийного сброса навозосодержащих стоков от накопителей на 32 крупных животноводческих комплексах.

Загрязняющие вещества, попадая в природные водоемы, приводят к качественным изменениям воды, которые в основном проявляются в изменении физических свойств воды, в частности, появление неприятных запахов, привкусов и т.д.); в изменении химического состава воды, в частности, появление в ней вредных веществ, в наличии плавающих веществ на поверхности воды и откладывании их на дне водоемов.

Загрязнение сточными водами в результате промышленного производства, а также коммунально-бытовыми стоками ведет к эвтрофикации водоемов – обогащению их питательными веществами, приводящему к чрезмерному развитию водорослей, и к гибели других водных экосистем с непроточной водой (озер, прудов), а иногда к заболачиванию местности.

Довольно вредным загрязнителем промышленных вод является фенол. Он содержится в сточных водах многих нефтехимических предприятий. При этом резко снижаются биологические процессы водоемов, процесс их самоочищения, вода приобретает специфический запах карболки.

Сточные воды, содержащие растительные волокна, животные и растительные жиры, фекальную массу, остатки плодов и овощей, отходы сахарных и пивоваренных заводов, предприятий мясомолочной, консервной и кондитерской промышленности, являются причиной органического загрязнения водохранилища. В сточных водах обычно около 60% веществ органического происхождения.

Повышение температуры воды, в результате сброса горячих сточных вод, способно нарушить структуру растительного мира водоёмов. Характерные для холодной воды водоросли заменяются более теплолюбивыми и, наконец, при высоких температурах полностью ими вытесняются, при этом возникают благотворные условия для массового развития в водохранилищах сине-зеленых водорослей - так называемого “цветения воды”.

Это одно из главных бедствий рукотворного Воронежского моря. Была проведена акция по зарыблению водохранилища породами рыб, способными поедать водоросли. В воды водохранилища выпущено 7 тыс. т рыбы - двухлеток толстолобика и белого амура. Эти рыбы питаются сине-зелеными водорослями, причем каждая особь способна очистить до 30 литров воды в сутки. Теперь главная проблема - не допустить вылова этой рыбы браконьерами.

Воронежским Государственным Университетом проводилось исследование экологического состояния гидросистемы "Воронежское водохранилище - грунтовые воды" , которое связано с влиянием техногенного фактора.

Городские водозаборы, используемые для водоснабжения населения и коммунально-хозяйственной службы г. Воронежа, в основном сосредоточены в северных районах прибрежной части водохранилища. Известно, что 75% эксплуатационных запасов вод водозаборов формируется за счет фильтрации воды из водохранилища. В связи с этим, очевидно, что экологическое состояние вод водозаборов находится в тесной зависимости от качественного состояния воды водохранилища.

Исследовались два участка: северный и южный. Северный, включающий территорию водохранилища и водозаборов от с.Чертовицкое и до северного моста. Южный, включающий территорию водохранилища и левобережья от Чернавского моста до плотины. В пределах первого участка в подземных водах в сфере влияния водозаборов № 8, 11, 4, 3 наблюдается изменения химического состава, проявляющиеся в перераспределении макрокомпонентного состава и формировании гидрогеохимического профиля по схеме HCO3 ® HCO3SO4 и HCO3 ® HCO3Cl или ClHCO3. В макрокомпонентном составе намечается тенденция в увеличении сульфатов и повышении минерализации воды.

Отмечается периодическое появление в воде скважин высокого содержания марганца и железа в концентрациях превышающие в 8-10 раз ПДК питьевого и рыбохозяйственного ГОСТов. Установлено, что загрязнение вод водозаборов тяжелыми металлами осуществляется водами донных отложений. Фактические данные указывают на высокие концентрации марганца не только в донных отложениях Воронежского водохранилища, но и во взвесях малых рек бассейна р. Воронеж - реки Усманка, Ивница и др.

Еще одним фактическим источником загрязнения воды водохранилища являются намывные грунты для строительства микрорайонов левобережья города вблизи Отрожки. Поднятые со дна водохранилища песчано-глинистые отложения, обогащенные тяжелыми металлами, в течение срока функционирования водоема подвергаются инфильтрации атмосферных осадков, паводковых вод, которые способствуют вымыванию загрязнителей и выносу их в водохранилище.

На южном участке отмечается техногенез, приведший к появлению в грунтовых водах Cr6+, Mn2+ за счет фильтрации стоков из дефектных труб водонесущих коммуникаций, за счет вымывания загрязнителей из почв городского типа в районе р. Песчанка.

Таким образом, выявляется неблагополучное экологическое состояние гидросистемы в целом.

Во втором районе в настоящее время создаются очаги загрязнения вод марганцем и нитратами.

Воронежским центром Госсанэпиднадзора неоднократно отмечались различные виды загрязнения воды Воронежского водохранилища и грунтовых вод на водозаборных участках, среди которых особо выделяются тяжелые металлы (железо, марганец, хром, медь и др.) Марганец - один из элементов, которые играют универсальную роль для биосферы. Однако повышенные его содержания оказывают токсичное действие.

Пространственно-временной анализ изменения концентрации загрязнителей - Feощ, Mn2+ в грунтовых и поверхностных водах, в почво-грунтах, в донных отложениях, свидетельствует о тенденции их накопления в депонирующих средах в сфере влияния водохранилища таким образом, что создаются условия для формирования техногенно-геохимической провинции железо-марганцевой специализации.

Приведенные данные позволяют рассматривать экологическое состояние гидросистемы "Воронежское водохранилище - грунтовые воды" как неудовлетворительное, что подтверждается прогрессирующим ухудшением здоровья населения и в особенности детей.

Результаты исследования указывают на непосредственную связь загрязнения грунтовых вод и водохранилища с влиянием техногенного фактора. Соответственно и основные меры водоохранных мероприятий должны быть обращены на вопросы снижения прессинга техногенеза. В качестве первоочередной меры водоохранных мероприятий рекомендуется очистка дна водохранилища от наносов и разлагающейся растительной массы, уменьшения сбросов условно-чистых вод в водохранилище.

3. Почва

Почвы г. Воронежа формировались как естественные образования на протяжении тысячелетий, а были преобразованы как урбоземы за столетия. Б.П. Ахтырцев [1] относит почвенный покров этой территории к подзоне лесостепных черноземов и серых лесных почв. Вполне очевидно, что до заселения этих земель людьми и постройки крепости (400-500 лет назад и ранее) на высоком берегу р. Воронеж располагалась нагорная дубрава, которая до недавнего времени занимала территорию Акатова монастыря, прерываясь зоной наиболее плодородных земель на правом берегу (где находился острог с башнями), и снова выклинивалась в области Шилова леса. Естественно, под лесами сформировались слабокислые и кислые разности почв, которые еще встречаются в районе Ботсада ВГУ и на территории, примыкающей к санаторию им. Горького. Возвышенный берег реки Воронеж был благоприятен для заселения по многим параметрам: защита от набегов кочевых племен, наличие водной транспортной магистрали, плодородные земли для выращивания сельскохозяйственной продукции (особенно для разведения садов), источники питьевой воды. Поэтому на протяжении нескольких столетий здесь происходило строительство крепости, гражданских зданий, монастырей, церквей, старые кладки которых в погребенном состоянии частично сохранились до настоящего времени. Очевидно, что естественные почвы центральной части города претерпели значительные антропогенные изменения и практически не сохранились в первозданном виде. Сейчас это своеобразная почвенная разность из смеси мелкозема различной гумусированности со щебнем и другими остатками строительного мусора, бесструктурная, иногда с захороненным почвенным слоем. В ряде литературных источников такие почвы называют “урбаноземами” и “урбоземами”. Лишь в парках, садах, больших дворах и скверах сохранились менее трансформированные почвы, однако и они подверглись сильному антропогенному прессингу, особенно в ходе Второй Мировой войны (известно, что г. Воронеж был сильно разрушен и вошел в число 15 наиболее пострадавших от войны городов). Остальные районы города (Ленинский, Советский) в недалеком прошлом представляли собой, в основном, частный сектор, где было много садов и огородов. Лишь Коминтерновский район раньше других был превращен в индустриальный. Здесь находится ряд крупных заводов, выбросы которых загрязняют городскую территорию (АОЗТ “Электросигнал”, АООТ “Тяжэкс” им. Коминтерна, Станкостроительный завод и др.). Второй крупный промышленный район – Левобережный, где расположены такие гиганты, как АООТ “Воронежсинтезкаучук”, АООТ “Воронежшина”, АООТ “ВАСО” и др., также дающие большое количество выбросов.

Б.П. Ахтырцев  делит городские земли на две категории: а) с функционирующим почвенным покровом, обладающие биологической продуктивностью и находящиеся преимущественно в незастроенной части города; б) техногенный покров, занятый домами разной этажности и техническими объектами, не обладающий биологической продуктивностью. Последнее положение, на наш взгляд, весьма спорно, т.к. озеленительные посадки на этих землях (во дворах, на улицах) обладают определенной первичной биологической продуктивностью, которая выражается в поглощении огромного количества углекислого газа и переводе его в массу органических веществ, поддерживающих определенную стабильность посадок, а также являются продуктом для множества гетеротрофов, поселяющихся на их листьях, побегах, стволах. Обогащения почвы органическими веществами, конечно, не происходит, так как первичная продукция в виде листьев, скошенной травы не остается на этих землях, а увозится. Таким образом, все круговороты элементов, проходящие через почвы (углерода, азота, серы, фосфора и др.) здесь нарушены.

Основными современными почвенными разностями в г.Воронеже являются черноземы выщелоченные, среднемощные, суглинистые и тяжелосуглинистые, занимающие, в основном, плакорные возвышенные территории правобережья . Второе место занимают серые лесостепные почвы (супесчаные, суглинистые и тяжелосуглинистые разности) на месте бывшего пояса нагорной дубравы и существующей ее окраины в районе “Березовая роща”; дерново-лесные песчаные почвы и лугово-черноземные, которые сохранились в пределах нынешней территории г. Воронежа на очень ограниченной территории и везде претерпели антропогенные изменения (залиты грунтовыми водами после заполнения водохранилища, либо погребены под насыпным почвогрунтом при создании набережных и пляжей).

В 2001 г. в г. Воронеже зарегистрировано 14497 действующих источников загрязняющих веществ (в том числе организованных – 12475), тогда как в 1997 г. их было лишь 11699 (в том числе организованных – 11106) [4, 5]. Среди выбросов основными загрязняющими веществами считаются диоксид азота, диоксид углерода, сернистый ангидрид, пыль, а среди приоритетных – формальдегид, фенол, толуол, ксилол, бенз(а)пирен, марганец и его соединения, стирол, бутадиен, оксиды хрома, оксид меди. Из всей суммы выбросов более 80% падает на автотранспорт, который по диоксидам азота дает 80%, а по углеводородам – 96% от всех загрязнений. Таким образом, из тяжелых металлов в вышеуказанный перечень вошли только соединения марганца, меди, хрома. Однако, все предприятия топливного комплекса (ТЭЦ-1, ТЭЦ-2, котельные “Воронежтеплосеть”) и множество других выбрасывают в окружающую среду большое количество тяжелых металлов, которые могут находиться в атмосфере в виде окислов, отдельных мелких частиц в составе пыли, органо-минеральных соединений.

Тяжелые металлы (ТМ) являются очень удобными индикаторными веществами при изучении загрязнения почв в силу того, что они довольно распространены, сравнительно легко определяются (из одной вытяжки атомноабсорбционным методом можно определить множество металлов), большинство из них неподвижны или слабо подвижны в верхнем 0-10 см слое почвы (особенно в гумусированных и тяжелосуглинистых почвогрунтах), токсичный эффект многих металлов довольно хорошо изучен.

Попадая в воздушную среду от предприятий и автотранспорта, тяжелые металлы могут поступать в почву двумя путями: 1) в результате сухого осаждения; 2) путем мокрого осаждения. Основная масса ТМ от низких источников (автотранспорта) попадает в почву первым путем, однако по литературным данным эти вещества в виде очень мелких аэрозолей и пыли могут подниматься турбулентными потоками воздуха (что характерно и для г. Воронежа в летнее время) в более высокие слои тропосферы и даже попадать в стратосферу, переноситься на большие расстояния. В среднем ТМ переносятся на 20-30 км, однако, они были обнаружены и в верхних слоях ледников Гренландии и Антарктиды.

Тяжелые металлы (в том числе, наиболее опасные – свинец и кадмий) содержатся в выхлопных газах автотранспорта. В последнее десятилетие в городах идет прогрессивное нарастание числа автомобилей, которые как движущиеся источники загрязнения охватывают пространства не только прилегающие к автодорогам (100-200 м), но и проникают в места проживания людей (дворы, автостоянки, детские площадки). Так, в г. Воронеже за счет автотранспорта выбросы выросли с 108 тыс. т. в год в 1993-1996 гг. до 135 тыс. т. в год в 1999-2000 гг.. Из них 85% составляют выбросы легковых автомобилей.

Согласно официальным данным, валовый выброс предприятий г. Воронежа за год в настоящее время составляет 18,129 т/год. По административным районам выбросы распределяются следующим образом: Левобережный – 11,792 т/год; Коминтерновский – 1,86; Советский – 1,587; Железнодорожный – 1,187; Ленинский – 1,011; Центральный – 0,692. Для определения загрязнения почв тяжелыми металлами территория г. Воронежа была разделена нами на функциональные зоны, которые общеприняты при изучении городов: промышленная, промышленно-селитебная, селитебная, рекреационная, транспортная, транспортно-селитебная (одна и та же функциональная зона могла быть расположена в разных административных районах).

Образцы для анализа отбирались в пределах районов действия отдельных поликлиник, разбитых на квадраты 500х500 м независимо от дорог и других аномальных участков. Тяжелые металлы извлекались из почвы ацетатно-аммонийным буфером с рН=4,8 и определялись на атомно-адсорбционном спектрофотометре. ПДК взяты в агрохимслужбе “Воронежская”, они же приводятся в соответствующих справочниках .