Введение к работе
Актуальность. Промышленные отходы (твердые, жидкие, газообразные), поступающие в природную среду, частично потребляются живыми организмами с водой, воздухом и пищей, активно перемещаются по трофическим сетям и накапливаются в организмах животных и человека. Мощными источниками загрязнения окружающей среды являются предприятия химической промышленности, оказывающие большое давление на природу через свои выбросы в воздух, сбросы в водоемы и на почву (Сорокина и др., 1984; Иваницкий и др., 1990; Тишков, 1992; Агафонов, 1994; Махутов и др., 2003). К предприятиям такого типа относится и Белореченский химический завод (Белюченко, 2005).
Среди мероприятий по стабилизации и улучшению экологической ситуации в районах функционирования таких предприятий особое место отводится системе производственного мониторинга, основной задачей которого является контроль за соблюдением на производстве нормативных правил и актов и информационное обеспечение принятия управленческих решений в области природоохранной деятельности и экологической безопасности (Прокашева, Горина, 1980; Алексеенко, 1989; Бутников, 1998; Зинюков, 1998; Белюченко и др., 2002; Белюченко, 2005). Наряду с производственным экологическим мониторингом целесообразно вести контроль за состоянием окружающих такие предприятия ландшафтов (Березин и др., 1991; Можайский и др., 2003). На необходимость оценки влияния выбросов и сбросов химических заводов на почвенный и растительный покров, на окружающие водные системы и атмосферный воздух с отслеживанием деградационных процессов в ландшафтах, а также их возможного загрязнения тяжелыми металлами указывают многие авторы (Баев и др., 1988; Иваницкий и др.,1990; Артюшин, 1992; Волошин, 1997; Батурин, Раховский 1998; Астафьева, 2006; Гусев, 2006).
Выбрасываемые при эксплуатации заводов вещества оказывают существенное влияние на физические и химические свойства атмосферы, воды и почвы, на растения и животный мир (Добровольский, 1983; Грисмис, 1997). Во всех составляющих ландшафта в зоне таких производств возникают нарушения в деятельности биоты, что может явиться причиной изменения циклов биогеохимических процессов в природных и агроландшафтных системах и нарушения их систем самоочищения и самовосстановления (Тинсли, 1982; Гузев и др., 1986; Громов, Павленко, 1989; Белюченко, 1998, 2003).
Выбор тяжелых металлов в качестве одного из важных показателей оценки влияния таких производств на ландшафты обусловлен тем, что нарастание их количества в пищевых сетях ведет к появлению ряда специфических заболеваний живых организмов, включая и человека (Clarcson, 1988; Moore, 1988; Мартин, 1993). Кроме того, поступление многих тяжелых металлов в окружающую среду заметно превышает природное (Добровольский, 1997; 1998; Елпатьевский, Луценко, 1990). Тяжелые металлы в процессе работы химических заводов поступают в атмосферу в значительных количествах в составе газообразных выделений и в виде техногенной пыли, которые попадают в водоемы и на почву с последующим переходом в живые организмы, где скорость их миграционных процессов заметно снижается. При отмирании растений и гибели животных почва обогащается этими элементами, и со временем, в силу их накопления, изменяются многие свойства почвенно-поглощающего комплекса (Ильин, Степанова, 1980; Гришина и др., 1990).
Накопление тяжелых металлов в почвах ведет к повышению их количества в организмах беспозвоночных, использующих органические вещества в качестве пищи и т.д. Поскольку почва обладает выраженной катионной поглотительной способностью, то она активно удерживает положительно заряженные ионы тяжелых металлов (Алексеев, 1987). Кроме того, обращается большое внимание на изучение физических, механических и химических особенностей такого емкого твердого отхода Белореченского химического предприятия, как фосфогипс, и оценивается возможность его использования в сельскохозяйственном производстве (Блохин и др., 1983; Мальцева и др., 1989; Новиков, Эвенчик и др., 1989; Новиков, Панов и др., 1989; Четверик, 1989; Иваницкий и др., 1990).
В связи с тем, что комплексный мониторинг окружающих Белореченский химзавод ландшафтов системно не проводился и его экологическая ситуация изучена слабо, естественно, что вопрос о разработке научно обоснованных мероприятий по их охране весьма важен. Постоянного контроля требуют основные отходы завода (включая и фосфогипс), влияющие на окружающую среду, что и обусловило выбор нами темы исследований.
Цель и задачи исследований. Цель работы – дать оценку экологическому состоянию и перспективам развития ландшафтных систем в зоне влияния Белореченского химзавода. При достижении поставленной цели нами решались следующие задачи:
1. Оценивалось экологическое состояние почвенного покрова.
2. Изучалось влияние выбросов завода на концентрацию в почвах тяжелых металлов (ТМ).
3. Определялось экологическое состояние растительного покрова.
4. Исследовалось состояние водных систем.
5. Оценивалось влияние выбросов завода на воздушный бассейн.
6. Изучались возможности использования твердых отходов (фосфогипс) в сельскохозяйственном производстве.
7. Предложены мероприятия по охране ландшафтных систем.
Научная новизна работы. Впервые в крае изучено влияние отходов Белореченского химзавода, содержащих различные химические соединения, на экологическое состояние окружающих его ландшафтных систем - почвы, водоемов, воздуха, биоты. На основании многолетних комплексных исследований в зоне Белореченского химзавода установлено, что предприятие в целом негативно влияет на важнейшие компоненты окружающих ландшафтов в радиусе до 5 км; наиболее сильно это влияние проявляется в пределах до 1 км от предприятия и по направлению господствующих ветров - до 7,5 км; влияние производства на ландшафты носит прямое (загрязнение почвы, воды, донных отложений и растительности тяжелыми металлами) и опосредованное воздействие (усиление деградации почв, водных систем, сообществ живых организмов).
Практическая значимость работы. В результате многолетних исследований получены данные по влиянию выбросов химзавода на загрязнение тяжелыми металлами почв, водных систем и растительности; разработаны предложения по использованию фосфогипса в сельскохозяйственном производстве, а также мероприятия по сохранению окружающих химзавод ландшафтов.
Личный вклад автора. Программа исследований по анализируемой проблеме, ежегодные планы и организация их выполнения разрабатывались автором самостоятельно; первые экспедиции, прокладка трансект, выбор показателей оценки состояния составляющих ландшафтных систем проведены автором; планирование и осуществление экспедиционных обследований, анализ полевых и лабораторных материалов и их обобщение выполнены автором; полученные выводы являются авторскими; результаты исследований опубликованы в 24 работах в соавторстве с И.С. Белюченко, Е.В. Терешкиной, Т.В. Бозиной, Г.В. Волошиной, В.Н. Гукаловым, О.А. Мельник, Ю.Ю. Петух, Е.В. Провизен, Л.Н. Ткаченко, Л.Б. Попок, Е.П. Добрыдневым, В.В. Гукаловым, Е.В. Терещенко и другими авторами; 29 работ автором опубликованы самостоятельно; результаты исследований используются на экологическом факультете Кубанского госагроуниверситета при чтении курсов прикладной и агроландшафтной экологии и экологического мониторинга.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на научных конференциях НИИ экологии и кафедры общей биологии и экологии Кубанского госагроуниверситета (2002-2007 гг.), на 3-й Международной конференции по речным бассейнам (Владимир, 2005 г.), на IV Международном форуме по эффективности применения минеральных удобрений (Краснодар, 2007 г.), на научно-техническом Совете департамента сельского хозяйства края (Краснодар, 2007, 2008 гг.), на I Международном аграрном конгрессе «ЮГАГРО» (2008 г.), на 1-й Всероссийской научной конференции «Рекультивация отходов быта, промышленного и сельскохозяйственного производства» (Краснодар, март, 2009 г.).
На защиту выносится: зонирование территории по рассеиванию заводских выбросов, содержащих тяжелые металлы; влияние выбросов завода на агрономическое состояние почв; реакция микроорганизмов, флоры и фауны на загрязнение почв; влияние выбросов и сбросов завода на экологическое состояние поверхностных вод и атмосферного воздуха; оценка влияния фосфогипса на окружающую среду и предложения по его использованию в сельскохозяйственном производстве; специфика охраны ландшафтных систем в зоне влияния химзавода.
Публикации. По теме диссертации опубликована 53 научных работа, включая 3 монографии (2004, 2007, 2008 гг.) и 10 статей в реферируемых изданиях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 9 глав, выводов, списка использованной литературы; изложена на 300 страницах машинописного текста и включает 111 таблиц и 20 рисунков; список использованной литературы составляет 420 наименований, из которых 40 - на иностранных языках.
