МОНЧЕГОРСК - ЭКОЛОГИЯ КРАСИВОЙ ТУНДРЫ

Вредные вещества в воздухе и воде

Основным источником загрязнения природной среды продуктами металлургического производства являются аэротехногенные выбросы (т.е. выбросы газов и пыли из металлургических цехов комбината в воздух) и технологические сбросы (например, промышленные сточные воды). При дальнейшем рассмотрении влияния загрязняющих агентов на биоту мы постараемся разделить воздействие загрязнений 1) на природные экосистемы и 2) на здоровье человека.

В сороковых годах прошлого века, когда небольшие объемы производства и переработка местных руд, с невысоким содержанием серы, определяли сравнительно небольшую массу выбросов, загрязнение воздуха в городе и окрестностях было незначительно и не вызывало тревоги.

С ростом объемов проплава руды и производства металлов, в 50-ых годах начал гибнуть лес в ближайших окрестностях, и были отмечены случаи повышенных концентраций сернистого газа в городе.

   


Все это вызвало необходимость улучшения технологии, разработки более совершенного оборудования, проведения исследований состояния среды и здоровья трудящихся комбината и населения города.
Здесь уместно отметить, что Мончегорский район – один из наиболее изученных в мире в отношении влияния аэротехногенных загрязнений на живую природу. На сегодня соответствующая библиография насчитывает около 1500 названий [Козлов, 2003].
Cоединения cеры - самая большая по объему часть промышленных выбросов комбината. Попадает в атмосферу в основном газообразная двуокись серы - сернистый ангидрид (сернистый газ) SO2 и частично серный ангидрид SO2 и аэрозоль серной кислоты H2SO4.


Влияние соединений серы на растительность.

Сильнее всего, буквально губительно, влияет на растительность, особенно на хвойные деревья, сернистый газ и сернистая кислота, т.е. соединения четырехвалентной серы [Гудериан, 1979; Никольский (ред), 1980; Смит, 1985]. Предельно допустимая концентрация SO2 в атмосфере для хвойных деревьев в условиях Кольского заполярья составляет 0.007 – 0.008 мг/м3 [Цветков, 1990], т.е. лес гораздо чувствительней к сернистому газу, чем человек – ПДК SO2 для человека равен 0.05 мг/м3 при длительном вдыхании. Отрицательное влияние SO2 на растительность, в частности на лесную, выражается в пожелтении и отмирании хвои, уменьшении срока жизни хвои, и, в конечном итоге, гибели деревьев и леса в целом.

Четырехвалентная сера в атмосфере неустойчива и быстро - в течение нескольких часов, максимум за сутки, окисляется до шестивалентной - до серного ангидрида. Шестивалентная сера для растений безвредна, и более того, служит для них питательным веществом. Конечно, можно представить себе, что при определенных условиях из серного ангидрида может образоваться свободная серная кислота, которая может вызывать именно ожоги, подобно любой кислоте - соляной, азотной, фосфорной и т.д. Но вероятность столь неблагоприятного сочетания условий невелика.

Воздействие сернистого газа на здоровье человека.

Высокие концентрации сернистого газа даже при непродолжительном контакте вызывают сильное раздражение дыхательных путей и ощущение удушья. Постоянное вдыхание воздуха, содержащего повышенную концентрацию сернистого газа, приводит к хроническим заболеваниям органов дыхания и усиливает воздействие других вредных веществ, присутствующих в промышленных выбросах комбината (т.н. явление синергизма, т.е. совместного воздействия, взаимно усиливающего действие друг друга).

Среднесменная ПДК двуокиси серы в воздухе производственных помещений -10 мг/м3, среднесуточная ПДК в атмосфере населенных пунктов - 0,05 мг/м3, предельно-допустимая в течение трех часов - 0,5 мг/м3 [Руководство…, 1979] Для сравнения относительной токсичности металлов (в условных единицах) существуют утвержденные МЦМ СССР показатели [Временная отраслевая методика, 1987]:


Никель           7746              2-я группа опасности


Медь              275            3-я группа опасности


Кобальт         1730              2-я группа опасности


Свинец        22400              1-я группа опасности


Ртуть            31623            1-я группа опасности


Мышьяк                             1-я группа опасности


Кадмий                               1-я группа опасности

Никель и его соединения - второй, по значимости воздействия на живые организмы, компонент промышленных выбросов комбината. Соединения никеля являются канцерогенами [Doll et al., 1977; Sunderman, 1981,b; Pedersen et al., 1978; Сидоренко, Ицкова, 1980]. Сульфат и хлорид никеля вызывают заболевания кожи ("никелевую" экзему) и заболевания дыхательных путей, поражение слизистых оболочек носа, с образованием язв и разрушением носовых перегородок. Особо активная форма этих соединений - аэрозоли, мельчайшие частицы солей никеля в воздухе [Сидоренко, Ицкова, 1980]. Токсикологическими исследованиями И.Н. Елисеева, проводившего в Институте общей и коммунальной гигиены им. А.Н. Сысина в Москве сравнение воздействия никеля, поступающего с пищей или при дыхании, установлена особая опасность никеля, поступающего в виде аэрозоля через дыхательные пути. Воздействие никеля в виде аэрозоля оказалось примерно в 25 раз более токсичным, чем с водой и пищей [Сидоренко, Ицкова, 1980].

Аэрозоли сульфата и хлорида никеля выбрасываются вентиляционными системами цехов электролиза никеля и, кроме того, образуются в атмосфере в результате реакции окислов и сульфидов содержащихся в пыли, с серной кислотой.

   

Замеры концентраций аэрозоля Ni в воздухе по факелу рассеивания, выполненные в ЦЗЛ Североникеля Н.В. Константиновой и Е.Н. Кривушиной показали, что концентрация никеля в виде аэрозоля остается выше ПДК на расстоянии до четырех километров от цеха электролиза.

Особо токсичным соединением является тетракарбонил никеля Ni(CO)4. Вот что сообщает о его действии Большая медицинская энциклопедия [БСЭ, 1978]:
"Острые отравления наступают после кратковременного вдыхания паров карбонила никеля. Симптомы отравления появляются сразу или после небольшого скрытого периода продолжительностью в несколько часов. В легких случаях замечается недомогание, слабость, головная боль, головокружение и стеснение в груди. Возможно повышение температуры с критическим ее падением".

Токсичность тетракарбонила никеля в семь раз выше, чем окиси углерода (угарного газа). Известен случай происшедший в военные годы на одном химическом предприятии: в автомашине с брезентовым укрытием перевозили емкость с жидким карбонилом и не заметили небольшую неплотность выпускного штуцера. При прибытии на место назначения обнаружили в кузове трупы всего конвоя.

На комбинате в цехе карбонильного никеля погиб при следующих обстоятельствах мастер А.П. Новожилов: при разборке затвора разложителя небольшая порция жидкого карбонила попала на суконную спецодежду и он не придав этому должного значения продолжал в ней работать до конца смены. Дома, после смены, почувствовал себя неважно, но по молодости решил - "пройдет", и отправился в лес за грибами. На следующий день ему стало совсем плохо, его поместили в больницу, но помочь уже не смогли - он умер от отека легких.
ПДК никеля в воздухе производственных помещений: в виде карбонила 0,00005 мг/м3, в виде аэрозоля 0,0002 мг/м3, в металлическом виде и в окислах - 0,001 мг/м3. В воздухе населенных пунктов в виде аэрозоля 0,О001 мг/м3, в металлическом виде и в окислах - 0,001 мг/м3 [Сидоренко, Ицкова, 1980]. Содержание никеля в воздухе города в последние годы составляет около 0,00001 мг/м3, но в сухие, ветреные дни возрастает в несколько раз.

Потенциально токсичные металлы (медь, кобальт, марганец, железо).

Второе место среди выбросов комбината после никеля занимает медь. Медь, как и кобальт, железо и марганец, обычно трактуются, как необходимые живым организмам элементы с потенциальной токсичностью. Каждый из этих четырех металлов имеет три уровня биологической активности - оптимальные для роста и развития следовые количества, гомеостатические уровни и токсические уровни. В малых количествах медь необходима растениям (применяется как микроудобрение) [Унанянц, 1948] и теплокровным организмам, участвуя в процессе кроветворения [Asprin and Sass-Kortsak, 1981; Sarkar et al., 1983]. В больших - приобретает общетоксические свойства и вызывает функциональные изменения печени, почек, нервной системы и желудочно-кишечного тракта [Chuttani et al., 1965; Manzler and Schreiner, 1970]. Для рыбохозяйственных водоемов установлена ПДК меди в воде 0,001 мг/л. Среднесменная ПДК в воздухе рабочей зоны - для металлической меди 1мг/м3, для окислов и сульфидных соединений - 4 мг/м3. ПДК меди (для человека) в питьевой воде 1 мг/л.

Предельно допустимая концентрация в воздухе меди в виде окисла 0,002 мг/м3. Фактическая концентрация меди в воздухе Мончегорска 0,000017 мг/м3, но в отдельные месяцы, при неблагоприятных метеоусловиях достигает 0,00003 мг/м3.

Кобальт, как и никель, относится к группе промышленных ядов второй группы опасности, но его рассматривают как необходимый для жизни металл с потенциальной токсичностью. Для него установлены следующие ПДК: в воздухе производственных помещений - 0,5 мг/м3 и в атмосферном воздухе - среднесуточная ПДК - 0,01 мг/м3.

В малых количествах кобальт, как и медь является жизненно необходимым элементом, участвующим в процессе кроветворения. Он активизирует образование эритроцитов, лейкоцитов и гемоглобина. Лекарственные препараты кобальта способствуют усвоению железа. В больших дозах кобальт, наоборот, вызывает угнетение тканевого дыхания, может вызвать разрастание зоба. В производственных условиях при хроническом отравлении возникают кашель, диспептические расстройства, нарушение обоняния и аппетита, обнаруживаются изменения в верхних дыхательных путях. В практике больницы комбината Североникель известны случаи кардиомиопатии, т.е. повреждения сердечной мышцы, бронхиальной астмы, хронического бронхита и профессионального дерматита.

Мышьяк, свинец и кадмий – одни из наиболее вредных для человека элементов, но в металлургических пылях и шлаках они присутствуют в немобильном виде, поэтому при существующей на комбинате технологии существенной проблемы не представляют.

В то же время свинец и ртуть постоянно присутствуют в атмосфере Мончегорска, как и любого города России, свинец – за счет выхлопов автотранспорта (добавки в бензин тетраэтилсвинца для повышения октанового числа), ртуть – за счет сотен тысяч разбиваемых ежегодно ртутных люминесцентных ламп [Протокол коллегии Мурманкомприроды, 2000].

Платина и металлы платиновой группы также имеют токсические свойства и только очень малое содержание этих металлов в основных продуктах производства исключает их вредное влияние на здоровье металлургов. Однако на заключительных стадиях процесса переработки шламов следует опасаться контакта с ними. Наиболее токсичны тетраоксиды рутения и осмия (RuO4 и OsO4).

Серебро. Все растворимые соединения серебра токсичны, но содержание его в продуктах комбината настолько мало, что опасность они представляют только на заключительных операциях в шламовом цехе.
В пылях металлургических печей содержатся токсичные соединения селена. Токсичность селена проявляется, когда вводимые в организм количества превышают экскреторные возможности [Schroeder and Mitchener, 1972], появляется “чесночное дыхание “ и чесночный запах от человека. В условиях Североникеля такие явления не наблюдались.

Концентрации платиновых металлов, серебра и селена в атмосфере города невелики и значительно ниже ПДК.

Органические канцерогены. К числу заметных и специфичных для Мончегорска токсичных органических веществ – канцерогенов (т.е. вызывающих рак) - относятся формальдегид и полиароматические углеводороды (ПАУ), особенно бенз(а)пирен. Постоянным источником загрязнения воздуха формальдегидом являются отработанные выхлопные газы автомашин, значительные количества формальдегида выбрасывались раньше в атмосферу цехом термоизоляционных материалов (шлаковаты), использовавшим в процессе производства фенол-формальдегидную смолу. Теперь мы знаем, что это было ошибкой, надо было применить экологически нейтральную связку.

Источниками ПАУ являются выхлопные газы автомобилей и самолетов, дымовые газы ТЭЦ и металлургических электропечей, лесные пожары и сжигание бытового мусора [Blumer, 1976; Ильницкий и др., 1977; Nikolaou et al, 1984; Pовинский и др., 1988; Шабад, 1973; Смирнов, 1970]. Военные самолеты в течение 30 лет взлетали на форсаже точно над городом Мончегорском и засевали его территорию бенз(а)пиреном [Barcan et. al, 2000], сейчас, после довольно долгого перерыва, полеты продолжаются – ведь расположение аэродрома относительно города не изменилось.

Есть еще одна группа распространенных органических токсичных веществ, не специфичных для Мончегорска, но чрезвычайно опасных – это диоксины (полихлорированные дибензо-п-диоксины и дибензофураны), которые являются чужеродными для человека (ксенобиотиками), что, с учетом чрезвычайной токсичности для животных и человека, позволяет отнести их к категории супертоксикантов [Клюев и др., 2001].

ПХДД/ПХДФ не являются продуктами преднамеренного производства ни в одной из отраслей промышленности, и не установлено также естественного образования этих соединений в окружающей среде. Исследования 80-х гг. позволили констатировать повсеместное техногенное загрязнение среды диоксинами. Особое их коварство проявляется в развитии интоксикации спустя недели, месяцы, а иногда и годы после как острого, так и хронического воздействия на млекопитающих. Клинические проявления диоксиновой интоксикации весьма разнообразны и неспецифичны, что затрудняет диагностику поражений. Антидоты отсутствуют, патогенетическая и симптоматическая терапия малоэффективна.

Острая токсичность диоксинов проявляется в чрезвычайно малых концентрациях – 10-9 - 10-15 мг/г. Диоксин оказывает выраженное отрицательное воздействие на человека, как тератоген – т.е. вызывает уродства потомства, канцероген – т.е. вызывает рак, отрицательно влияет на состояние эндокринной системы.

На основании общедоступной информации можно предполагать для Мончегорска образование диоксинов при хлорировании питьевой воды, в пирометаллургических цехах комбината Североникель, при лесных пожарах и при эпизодическом сжигании бытового мусора. В связи с этим уместно отметить повсеместное снижение популярности городских мусоросжигательных заводов, когда-то такой завод планировали построить в Мончегорске.

Мониторингу и даже разовым анализам на диоксин препятствует чрезвычайная дороговизна таких анализов – определение диоксина в одной пробе воды стоит около 100$.

В 2001 г. на средства Мончегорского экологического фонда в Государственном институте прикладной химии (Санкт-Петербург) был сделан анализ двух проб воды на диоксины:
1) в городском водозаборе из потока, поступающего в городской водопровод
2) из водопровода на Монче. Результаты оказались интересными – в обеих пробах уровень диоксинов оказался на границе ПДК. Был запланирован следующий шаг – отобрать и проанализировать еще две пробы – воду из подземного источника на ручье Гирина, на которую со временем планируется перевести питьевое водоснабжение Мончегорска, и донный ил в месте городского водозабора. Но сделано это не было в связи с отсутствием денег.