CC BY
154
2013
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
Сер. 7
Вып. 3
ГЕОГРАФИЯ
УДК 504.06+622.2 В. Н. Мовчан
О ПРОБЛЕМАХ НОРМИРОВАНИЯ В ОБЛАСТИ ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
Введение. Как известно, основные положения концепции нормирования в области охраны окружающей среды в России изложены в Федеральном законе № 7 «Об охране окружающей среды» [1]. В нем в качестве основы нормирования в этой области закреплены нормативы (статья 19 ФЗ № 7): качества окружающей среды, допустимого воздействия на окружающую среду при осуществлении хозяйственной и иной деятельности, а также документы в области охраны окружающей среды. Сегодня ключевыми понятиями, регулирующими антропогенное воздействие на окружающую среду, являются нормативы и стандарты качества, так как допустимое воздействие определяется таким образом, чтобы на расстоянии от источника воздействия соблюдались нормативы качества атмосферного воздуха или природных вод.
Одним из пассивных способов охраны окружающей среды и обеспечения экологической безопасности является выделение вокруг промышленных зон и объектов хозяйственной и иной деятельности, оказывающих негативное воздействие на окружающую среду, санитарно-защитной зоны (СЗЗ) — специальной территории с особым режимом использования. В соответствии со статьей 52 рассматриваемого Федерального закона [1] устанавливаются нормативы СЗЗ в целях охраны условий жизнедеятельности человека, среды обитания растений, животных и других организмов. Однако сегодня критерием определения размера СЗЗ является качество атмосферного воздуха с точки зрения благополучия только человека. Состояние компонентов природной среды и экосистемы в целом вообще не рассматривается. Считается, что размер СЗЗ должен обеспечить уменьшение загрязнения (химического, физического, биологического) атмосферного воздуха до значений допустимых гигиеническими нормативами. При этом определено, что на внешней границе СЗЗ и за ее пределами химическое загрязнение атмосферного воздуха не должно превышать ПДК для населенных мест, а физическое воздействие на атмосферный воздух не должно превышать ПДУ
Недостаточное внимание к природной среде уделяется и при других, так называемых, природоохранных мероприятиях. В частности, в проектных документах
Мовчан Владислав Николаевич — д-р биол. наук, профессор, заведующий кафедрой, Санкт-Петербургский государственный университет; e-mail: [email protected] © В. Н. Мовчан, 2013
(например, ОВОС) в главах, посвященных почвенному и растительному покровам, приводится оценка потерь только в результате отчуждения плодородных земель, вырубки леса, снятия почвенно-растительного слоя, уничтожения редких и находящихся под угрозой исчезновения видов. Сведения о влиянии предприятий на функционирование экосистем или их компонентов отсутствуют.
Цель данного исследования — на примере небольшого горнодобывающего предприятия, не относящегося к категории наиболеее опасных, рассмотреть реальные последствия влияния промышленных объектов на природную среду как на границе СЗЗ, так и за ее пределами.
Объект и методы исследований. При выборе объекта исследований основывались на сведениях о том, что горнодобывающие и горноперабатывающие предприятия по степени и необратимости нарушений в природных экосистемах занимают одно из первых мест среди всех производственных комплексов, а на их долю приходится до 80% от объема всех промышленных отходов [2]. Их деятельность приводит не только к загрязнению окружающей среды, изъятию из хозяйственной сферы лесных или сельскохозяйственных угодий, но и к существенным преобразованиям рельефа местности. В случае добычи полезных ископаемых открытым способом, на месторождении образуются карьеры, формируются отвалы вскрышных пород и отходов, на больших территориях существенно нарушается гидрологический режим, что приводит к коренным изменениям структуры ландшафта.
Согласно санитарной классификации промышленных объектов и производств [3] при добыче полезных ископаемых открытым способом наибольшую опасность представляют предприятия по добыче полиметаллических руд и горных пород VIII-XI категорий, горнообогатительные комбинаты, угольные разрезы (первый класс опасности). В результате их деятельности возникают острые экологические ситуации, в том числе благодаря формированию техногенных геохимических аномалий на фоне природных аномалий [4]. Менее опасными (второй класс опасности) являются предприятия по разработке карьеров нерудных строительных материалов. Однако и они наносят ущерб окружающей среде и здоровью населения, так как их деятельность сопряжена с выбросами загрязняющих веществ, а сама добыча и переработка строительных материалов из экономических соображений обычно ведется вблизи населенных мест.
При добыче нерудных полезных ископаемых первое место по количеству выбросов занимает пыль, которая может содержать вредные химические вещества и минералы. Например, при разработке месторождений гранита в пыли могут присутствовать токсичные минералы: кварц, опал, халцедон, мусковит, флогопит, биотит, нефелин, полевые шпаты [5]. Токсичность пыли в карьерах возрастает вследствие адсорбции на ее поверхности ряда ядовитых газов. Большую опасность для растительности представляет и неядовитая техногенная пыль, которая, осаждаясь на листьях, нарушает дыхание растений и испарение влаги. Скопление пыли на поверхности почвы и в ее верхних горизонтах приводит к нарушению деятельности корневой системы растений.
Конкретным объектом исследований в данной работе является горнодобывающее предприятие по добыче и переработке гранита ЗАО «Гавриловское карьеро-управление». На протяжении более 40 лет оно специализируется на производстве щебня гранитного фракционного, а также щебеночно-песчаной смеси из плотных
горных пород. В перечень основных технологических процессов, приводящих к загрязнению окружающей среды, входят вскрышные, буровые и взрывные работы, формирование отвала вскрышной породы, дробление, сортировка (грохочение), перегрузка, транспортировка и хранение сыпучих материалов. В результате деятельности предприятия в атмосферный воздух выбрасывается всего около 160 т загрязняющих веществ в год, из них более 70% — твердые выбросы. В состав выбросов предприятия в первую очередь входят пыль неорганическая, оксид и диоксид азота, диоксид серы, оксид углерода, сажа.
Предприятие расположено в подзоне средней тайги, на прилегающей к нему территории доминирующим видом древесных пород является сосна обыкновенная (Pinus sylvestris). Промышленная площадка предприятия со всех сторон окружена лесом, ближайший жилой поселок расположен на расстоянии 1,2 км.
В качестве фоновой территории выбран сходный по ландшафтным характеристикам участок, находящийся вне зоны техногенного воздействия и расположенный в 35 км юго-западнее изучаемого предприятия.
На первом этапе исследований с целью проверки соответствия величины СЗЗ данного предприятия нормативному значению произведен расчет рассеивания в атмосферном воздухе загрязняющих веществ и значений их приземных концентраций.
Расчет проводили при использовании программы «УПРЗА Эколог (версия 3.0)», основанной на методике утвержденной Председателем Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды и действующей по настоящее время [6]. Рассчитывались приземные концентрации как отдельных веществ — пыли неорганической 70-20% SiO2, диоксида серы, диоксида азота, оксида углерода, углерода (сажи), так и группы веществ с суммирующим вредным действием — диоксида азота и диоксида серы, диоксида серы и фтористого водорода.
На втором этапе работ проведены натурные исследования влияния горнодобывающего предприятия на окружающую природную среду. Для этого осуществлен сравнительный анализ состояния почвенно-растительного покрова фоновой и прилегающей к предприятию территорий. В зоне влияния предприятия заложено 12 профилей и 54 пробные площадки. Пробные площадки расположены на разном удалении от предприятия с учетом преобладающих на данной территории юго-западных ветров.
В процессе работы проводилось геоботаническое описание растительности, определялась величина проективного покрытия лишайниками стволов сосны обыкновенной (Pinus sylvestris), осуществлялся отбор проб почв (в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.4.02-84) с целью последующего химического анализа и определения общей биологической активности. Общую биологическую активность почв оценивали по интенсивности почвенного дыхания и активности разложения целлюлозы (применены методики Д. Г. Звягинцева [7]). Кроме того, проведен отбор проб корки сосны для определения содержания серы по методу А. Д. Мочаловой [8].
Результаты и их обсуждение. Проведенный расчет загрязнения приземного слоя атмосферного воздуха выбросами исследуемого предприятия показал, что на границе СЗЗ концентрация загрязняющих веществ не превышает ПДК. При этом наибольший вклад в загрязнение атмосферного воздуха дают буровые работы и экскавация гранитной массы, что приводит к выбросам пыли, концентрация которой на границе СЗЗ равна 0,89 ПДК.
На втором месте в списке загрязняющих веществ предприятия — диоксид азота. Его основными источниками являются выбросы горного оборудования (самосвалов и бульдозеров), а также взрывные работы. Расчетный уровень загрязнения диоксидом азота на границе СЗЗ равен 0,32 ПДК. Близкие значения уровня загрязнения получены и для оксида углерода — 0,31 ПДК (основной источник — работа в карьере самосвалов БелАЗ). Наименьшие приземные концентрации на границе СЗЗ определены для группы суммации диоксид азота и диоксид серы — 0,12 ПДК, для диоксида серы — 0,11 ПДК, для группы суммации диоксид серы и фтористый водород — 0,08 ПДК, а также для сажи — 0,04 ПДК.
На основании полученных данных можно говорить о соответствии расчетных значений СЗЗ предприятия нормативным требованиям, так как качество атмосферного воздуха на границе СЗЗ (расположенной на расстоянии 500 м от границы промышленной площадки) соответствует санитарно-гигиеническим критериям (ПДК) качества атмосферного воздуха населенных мест по всем загрязняющим веществам предприятия. Здесь следует отметить, что процедура установления СЗЗ для конкретного предприятия (разработка проекта СЗЗ) основана не только на расчетном определении внешней границы СЗЗ, но и на последующем ее уточнении путем проведения натурных наблюдений за химическим загрязнением атмосферного воздуха и физическим воздействием. Судя по имеющейся у рассматриваемого горнодобывающего предприятия документации, величина СЗЗ полностью соответствует нормативным требованиям и с учетом результатов необходимых наблюдений. Тем не менее, проведенные нами на территории СЗЗ и за ее пределами исследования выявили заметные нарушения экологического состояния растительности и почв.
Изменения растительности широко используют в экологических исследованиях в качестве диагностических признаков степени антропогенных нагрузок на окружающую природную среду [9]. Ее функциональное состояние в значительной степени зависит от техногенного загрязнения атмосферного воздуха [10, 11]. Так, даже кратковременное воздействие диоксида серы с концентрацией более 0,4 мг/м3 вызывает серьезные нарушения в органах ассимиляции древесных пород [12].
Применительно к лесным сообществам используют обширный набор показателей состояния экосистем, среди которых видовой состав и структура растительности, соотношение видов различных эколого-ценотических групп и жизненных форм, показатели продукционных процессов, жизненного состояния, сомкнутость крон, процент сухостойных и суховершинных деревьев, возобновление пород-ле-сообразователей и т. д. Выбросы загрязняющих веществ приводят к ухудшению функционального состояния древесных пород, уменьшают плотность древостоя, полноту и запас, снижают сомкнутость крон, увеличивают долю сухостоя, снижают плотность подроста, в мохово-лишайниковом ярусе увеличивается проективное покрытие мхов. Установлено [13], что в лесном фитоценозе наиболее чувствителен к атмосферному загрязнению травостой, который изменяется раньше древесных пород и древостоя в целом. Однако общая биомасса травостоя не изменяется, так как элиминация менее устойчивых видов компенсируется внедрением новых и разрастанием более устойчивых.
Проводимое нами исследование влияния горнодобывающего предприятия на растительный покров включало оценку сомкнутости крон древостоя, его бонитета (показателя продуктивности насаждения, зависящего от добротности условий про-
израстания), определение диаметра ствола доминирующих видов, наличия сухостоя, суховершинности, фаута (дефектных деревьев) и пней, описание видового состава подроста, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов, а также определение значений их проективного покрытия.
На основании проведенных в зоне влияния горнодобывающего предприятия исследований установлено, что территория характеризуется разреженным расположением древостоя. В составе подроста преобладают сосна обыкновенная (Pinus sylvestris), ель обыкновенная (Picea abies), береза пушистая (Betulapubescens). В травя-но-кустарничковом ярусе доминируют: черника (Vaccinium myrtillus), вереск (Calluna vulgaris). Общее проективное покрытие в среднем составляет 36% (минимальное значение — 10%, максимальное — 86%). Мохово-лишайниковый ярус представлен следующими видами: кукушкин лен (Polytrichum commune), гилокомиум блестящий (Hylocomium splendens), плеурозий Шребера (Pleurozium schreberi), цетрария исландская (Cetraria islandica), кладония лесная (Cladonia sylvatica). Проективное покрытие составляет в среднем 53% (минимальное значение — 10%, максимальное — 87%); на лишайники приходится в среднем 13%. В понижениях рельефа в травяно-ку-старничковом ярусе встречаются влаголюбивые виды: багульник болотный (Ledum palustre), осока коротковолосистая (Carex hirta), голубика (Vaccinium uliginosum).
По мере удаления от промышленной площадки предприятия происходит уменьшение общего проективного покрытия травяно-кустарничкового (с 53 до 26% в среднем) и увеличение мохово-лишайникового (с 49 до 63% в среднем) ярусов. Также наблюдаются улучшения состояния древостоя: уменьшается количество сухостоя, фаута, пней; увеличивается диаметр ствола (с 20-24 до 30-37 см) и улучшается бонитет насаждений от третьего ко второму классу.
Фоновая территория по доминирующим видам древесных пород, составу подроста, травяно-кустарничкового и мохово-лишайникового ярусов, видовому разнообразию близка к территории в зоне влияния предприятия. Однако, состояние растительности на фоновой территории лучше. В частности, проективное покрытие растительности здесь выше и составляет в среднем 46%, проективное покрытие мо-хово-лишайникового яруса достигает 98%, а доля лишайников в среднем равна 28%. Кроме того стволы сосен отличаются большим диаметром (в среднем 46 см), отсутствуют сухостой, фаут и пни.
Установлено, что деятельность предприятия оказывает негативное влияние и на состояние эпифитных лишайников. Эти лишайники широко используются в качестве биомониторов техногенного загрязнения атмосферного воздуха в связи с их низкой толерантностью на энзиматическом уровне [14]. Во многочисленных работах показано, что они чувствительны к изменению содержания в воздухе ряда химических веществ, входящих в состав выбросов большинства промышленных производств. К числу важнейших диагностируемых лишайниками веществ относятся сернистый ангидрид, оксиды азота, тяжелые металлы, фториды. Для оценки степени негативного влияния используют различные критерии, среди которых — величина проективного покрытия лишайников-эпифитов.
Натурные исследования показали, что на территории СЗЗ рассматриваемого горнодобывающего предприятия среднее значение проективного покрытия эпифитных лишайников равно 17%, а за ее пределами — 19%. На фоновой территории величина проективного покрытия эпифитов намного больше и составляет в среднем 62%.
В связи с тем что в состав выбросов предприятия входит сернистый ангидрид, являющийся, как было отмечено выше, одним из лимитирующих для эпифитных лишайников факторов, проведен анализ содержания серы в корке сосны. В практике биомониторинга загрязнения окружающей среды широко применяется химический анализ содержания загрязняющих веществ в листьях, в ветвях, в корке и в древесине. Аккумулирующая способность разных тканей значительно различается, при этом максимальное количество загрязняющих веществ накапливается именно в корке деревьев.
Установлено, что на территории СЗЗ (на расстоянии 200-300 м от предприятия) концентрация сульфатов в корке сосны составляет в среднем 610 мг/кг, в то время как для фоновой территории этот показатель равен 104 мг/кг. По мере удаления от промышленной площадки содержание сульфатов уменьшается. На границе СЗЗ их концентрация в среднем равна 491 мг/кг, а за границей (на расстоянии 1 км от внешней границы промышленной площадки) — 433 мг/кг, что все равно в четыре раза больше, чем на фоновой территории. Подобная картина наблюдается и при оценке содержания сульфатов в почве: на территории СЗЗ в среднем — 514 мг/кг, на границе — 446 мг/кг, на расстоянии 1 км — 408 мг/кг. Из приведенных выше данных видно, что даже на значительном удалении от границы СЗЗ содержание сульфатов в почве в 2,5 раза превышает ПДК, а на самой границе — почти в 3 раза. При этом следует обратить внимание на то, что, как было показано выше, содержание диоксида серы в приземном слое атмосферного воздуха здесь незначительно — всего 0,11 ПДК.
Об отрицательном влиянии деятельности рассматриваемого горнодобывающего предприятия на функциональное состояние почв как на территории СЗЗ, так и за ее пределами свидетельствуют результаты оценки биологической активности почв. Установлено, что по сравнению с фоновой территорией в окрестностях предприятия снижается интенсивность почвенного дыхания (от 0,03-0,05 кг/(га ■ ч) до 0,01-0,02 кг/(га ■ ч)), а также целлюлозоразлагающая активность почв (от средней и слабой до очень слабой и нулевой).
Заключение. Полученные данные показывают, что с точки зрения охраны природной среды даже для небольшого горнодобывающего предприятия второго класса опасности существующий подход к установлению размера СЗЗ неэффективен.
На малую эффективность применения существующих положений о СЗЗ указывает и И. Н. Волкова [15], подчеркивая при этом, что СЗЗ (являющаяся исключительно советско-российским изобретением) стала такой же уступкой предприятиям-загрязнителям, как и применение временно-согласованных и временно-допустимых норм выбросов и сбросов.
Фактически СЗЗ сегодня рассматривается как санитарно-защитный и эстетический барьер между предприятием с его территорией и жилой застройкой. Однако по своему функциональному назначению СЗЗ предприятия должна охранять не только население, но и окружающую природную среду. Охрана окружающей природной среды предполагает, прежде всего, сохранение биологического разнообразия, иными словами — сохранение качества среды, обеспечивающего благоприятные условия существования для наибольшего числа видов живых организмов.
Несмотря на то что законодательство Российской Федерации предусматривает установление не только гигиенических, но и экологических нормативов качества [16], сегодня такие нормативы не действуют. Нам известны лишь две попытки по
разработке и утверждению экологических нормативов атмосферного воздуха. Первая — в связи с пересмотром нормативов ПДВ предприятий Щекинско-Тульского региона, который был направлен на сохранение экосистем музея-усадьбы «Ясная Поляна». Вторая попытка установления таких нормативов была предпринята для Братского района Иркутской области в 1995 г., но и в этом случае экологические нормативы действовали недолго — лишь до 1997 г.
Разработка, обоснование и внедрение в практику нормирования хозяйственной и иной деятельности экологических нормативов является, на наш взгляд, приоритетной задачей в области охраны окружающей среды. Успешное ее решение во многом зависит от активности научных коллективов, способных проводить изыскания в данном направлении.
Литература
1. Федеральный закон от 10 января 2002 г. № 7-ФЗ «Об охране окружающей среды» с изменениями на 25 июня 2012 г.
2. Пашкевич М. А. Техногенные массивы горнопромышленных регионов и их влияние на экологическое состояние геологической среды // Недра России: в 2 т. Т. 2. Экология геологической среды / под ред. Н. В. Межеловского, А. А. Смыслова. СПб.; М., 2002. С. 383-414.
3. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов СанПин 2.2.1/2.1.1.1200-03». Новая редакция. Утверждено постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 29.09.2007 № 74.
4. Мовчан В. Н., Опекунова М. Г. Экогеохимические проблемы рационального природопользования в районах исторически сложившихся природно-техногенных аномалий Южного Урала // География и окружающая среда. СПб.: Наука, 2003. С. 278-293.
5. Кулачков Л. В., Козлов А. В. Техногенез в регионах добычи неметаллических полезных ископаемых // Недра России: в 2 т. Т. 2. Экология геологической среды / под ред. Н. В. Межеловского, А. А. Смыслова. СПб.; М., 2002. С. 350-382.
6. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий (ОНД-86) (утв. Председателем Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды 04 августа 1986 г. № 192).
7. Звягинцев Д. Г., Асеева И. В., Бабаева И. П., Мирчинк Г. Г. Методы почвенной микробиологии и биохимии. М.: Изд-во МГУ, 1980. 223 с.
8. Мочалова А. Д. Спектрофотометрический метод определения серы в растениях // Сельское хозяйство за рубежом. 1975. № 4. С. 17-18.
9. Мовчан В. Н., Алексеева-Попова Н. В., Опекунова М. Г. Методологические основы фитоиндика-ции экологического состояния окружающей среды // Оценка экологического состояния окружающей среды. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 2001. С. 3-9.
10. Дончева А. В. Ландшафт в зоне воздействия промышленности. М.: Лесная промышленность, 1978. 98 с.
11. Жиров В. К., Голубева Е. И., Говорова А. Ф., Хаитбаева А. Х. Структурно-функциональные изменения растительности в условиях техногенного загрязнения на Крайнем Севере. М.: Наука, 2007. 166 с.
12. Ярмишко В. Т. Сосна обыкновенная и атмосферное загрязнение на Европейском Севере. СПб.: НИИ Химии СПбГУ, 1997. 210 с.
13. Черненькова Т. В. Реакция лесной растительности на промышленное загрязнение. М.: Наука, 2002. 191 с.
14. Шапиро И. А. Физиолого-биохимические изменения у лишайников под влиянием атмосферного загрязнения // Успехи современной биологии. 1996. Т. 116. С. 158-171.
15. Волкова И. Н. Санитарно-защитные зоны — современное представление и проблемы регулирования // Экологическое планирование и управление. 2007. № 1(2). С. 87-97.
16. Федеральный закон от 4 мая 1999 г. № 96-ФЗ «Об охране атмосферного воздуха», с изменениями на 31 декабря 2005 г.
Статья поступила в редакцию 16 апреля 2013 г.
