Статья по экологии Экологические проблемы озера Балкылдак

ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ ОЗЕРА БАЛКЫЛДАК
Бондарь К.С., студент группы СЭГГ-315,
Научный руководитель Попова Ирина Ивановна, преподаватель спецдисциплин
Павлодарский нефтегазовый колледж, г. Павлодар
Ученые Павлодара ликвидировали угрозу ртутного заражения региона. Она возникла еще в 1992 году после закрытия местного химического завода. главным источником загрязнения стал бывший цех электролиза Павлодарского химзавода. Отсюда в землю ушло около полутора тонн ртути из-за несовершенства технологии хлорно-щелочного производства. Еще в 1999 году аким города объявил чрезвычайную ситуацию. Тогда основной проблемой ученых стало отсутствие опыта проведения демеркуризационных работ в крупных масштабах. А помощь коллег из Японии и Франции ожидаемого результата не принесла. На долгое время вопрос завис в воздухе. Ртуть - опасный загрязнитель окружающей среды, особенно опасны выбросы в воду, поскольку в результате деятельности населяющих дно микроорганизмов происходит образование растворимых в воде токсичных органических соединений ртути. Органические соединения ртути в целом намного более токсичны, чем неорганические, прежде всего из-за их липофильности и способности более эффективно взаимодействовать с элементами ферментативных систем организма.
Мы остановили движение ртути на пути к реке Иртыш, расстояние до которой от химзавода всего пять километров, - отметил в разговоре с корреспондентом "ЭК" доцент кафедры методологии научного природопользования Алматинского института энергетики и связи, кандидат химических наук Михаил Илющенко.
По словам ученого, основная часть ртути сейчас находится в глиняном саркофаге, возведенном в очаге заражения.
Но сегодня ученые официально объявили о ликвидации угрозы заражения Иртыша. Стоит отметить, что в процессе решения проблемы шло постоянное ее финансирование из республиканского бюджета. Только на строительство глиняного саркофага государство потратило 1 млрд 120 млн тенге, а с 2002 по 2005 год сумма целевых трансфертов составила порядка 20 млн долларов.
Недавно наш опыт борьбы с ртутным загрязнением обсуждался на специальном международном семинаре, начавшемся в Павлодаре и завершившемся в Астане. Участие в нем приняли ученые из Казахстана, России, Чехии и Канады.
По мнению сотрудника Монреальского университета Марка Лукоттэ, у казахстанских коллег есть чему поучиться. Наша республика - первая в мире, кому удалось самостоятельно решить ртутную проблему большого масштаба.
В целом угроза экологической катастрофы ликвидирована, но ученых беспокоит озеро Балкылдак, площадь которого составляет более двух тысяч гектаров. Озеро располагается на правом берегу реки Иртыш, севернее г. Павлодара и с 1973 года является отстойником-испарителем сточных вод Павлодарского химическогозавода.
По результатам мониторинга, уровень концентрации в нем вредных веществ, среди которых не только ртуть, но и цинк, марганец, хлориды и сульфаты, превышает допустимую норму в пять раз.
Проблема водоема была поднята и на международном семинаре. Но, похоже, она поставила гостей из-за рубежа в тупик. Конкретной идеи по очищению озера они предложить не смогли.
Озеро Балкылдак продолжает быть источником отравления, в нем содержится около 10 тонн ртути. Исследование ихтиофауны озера в связи с загрязнением ртутью проводились в 2001 году. Вся исследованная рыба содержала в мышечной ткани ртуть в количествах, превышающих ПДК. Особенно много ртути (от 3,3 до 7,3 ПДК, в среднем - 4,4 ПДК) обнаружено в сибирском ельце. Употреблять эту рыбу в пищу категорически запрещается. Усилия областных властей по запрету употребления рыбы население игнорирует. Рыбаков разгоняют, но они продолжают лов. Балкылдак официально не является рыбохозяйственным водоемом, но рыбаков даже нельзя оштрафовать, так как ситуация с озером не определена законодательно.
Исследованы биологические особенности и изменчивость морфологических показателей серебряного карася, обитающего в загрязненном ртутью озере Балкылдак, которое служит отстойником промышленных стоков Павлодарского химического завода. один из наиболее распространенных видов рыб в водоемах Казахстана, обладая, по сравнению с другими видами рыб, устойчивостью к самым неблагоприятным условиям среды, достаточными размерами тела соответствует требованиям к видам-мониторам и является перспективным объектом для оценки воздействия токсических веществ на водные экосистемы.
Исследования ихтиофауны технического водоема Балкылдак, проводились в первой половине августа 2001 года по проекту Коперникус-2 № ICA-CT-2000-10029 «Развитие экономически эффективных методов снижения опасности от загрязнения тяжелыми металлами в индустриальных центрах на примере исследования ртутного загрязнения в Павлодаре» по программе «ИНКО - Коперникус» Европейского Союза.
Кроме серебряного карася в водоеме обитают: линь; елец сибирский и окунь обыкновенный. У всех видовс рыб зафиксировано превышение содержания ртути в мышечной ткани. В связи с сэтим, целью настоящей работы являлось исследование биологических показателей и изменчивости морфологических признаков серебряного карася в связи с ртутным загрязнением оз. Балкылдак.
Серебряный карась из водоема отстойника Балкылдак имеет следующие биологические характеристики: длина от 15.3 до 18.9 см масса от 130 до 246 г. Возраст от четырех (3+) до 6 (5+) лет. Соотношение самцов и самок составляет 1:15. Исходя из того, что особи в возрасте 3+ составляют 2 экземпляра, а в возрасте 5+ - 3 представим темп линейного роста карася по возрастной группе 4+ . В первые годы прирост карася в среднем достигает 4 см, с возрастом величина прироста уменьшается. Любопытно отметить снижение изначально очень высокой вариабельности этого признака по мере увеличения возраста, что, возможно, является следствием приспособительной реакцией данного вида к ртутному загрязнению.
Таким образом, в результате специфических приспособленческих реакций средняя изменчивость серебряного карася по пластическим признакам оказалась ниже, чем у представителей двуполых популяций, но на уровне однополых из озер в которые сброса сточных вод не происходит. С возрастом у рыб отмечается снижение темпа роста и его вариабельности, что, возможно, является приспособительной реакцией на ртутное загрязнение. У рыб исследуемого водоема отмечаются различные виды фенодивиантов, которые в относительно чистых водоемах встречаются крайне редко.
Как рассказал в интервью агентству исполняющий обязанности Павлодарского регионального научно-технического центра, проректор по инновационному развитию ИнЕУ Евгений Никитин, ученые павлодарского вуза совместно с коллегами из университета Брайтона по гранту совета разработали технологию, которая позволит достичь уровня загрязнения: одна частица ртути на миллион частиц воды, что примерно в 1200 раз меньше предельно допустимой концентрации. - Идея следующая - вокруг накопителя Былкылдак много промышленных предприятий, ТЭЦ. Конечно, после очистки никто эту воду пить не будет, ее, постепенно очищая, можно запускать в технологический процесс в качестве технической воды. В это время само по себе озеро осушается, а с донными отложениями можно будет обыкновенно поработать экскаватором и закопать в могильник, либо выделить известными, простыми способами ртуть и продать ее, - сказал Евгений Никитин. Как пояснил собеседник, благодаря этим манипуляциям можно будет решить две задачи - очистить Былкылдак, а также привлечь в регион инвестиции. В перспективе этой разработкой смогут воспользоваться многие страны Восточной Европы - ведь они столкнулись с аналогичной проблемой, технология ртутного катализа там весьма распространена.
Очистка сточных вод от ртути и ее соединений
Многие вещества (например, фенолы, соединения меди, ртути, цианистые соединения, фтор и др.) в ничтожных концентрациях (менее 0,001%) способствуют подавлению и полному прекращению биологических процессов и делают невозможной очистку воды на полях орошения, биологических станциях и в естественных водоемах. Поэтому очистка сточных вод от таких веществ до сброса их в общую канализацию должна быть достаточно полной.
Ионообменная очистка применяется для извлечения из сточных вод металлов (цинка, меди, хрома, никеля, свинца, ртути, кадмия, ванадия, марганца и др), а также соединений мышьяка, фосфора, цианистых.
Очистка производственных сточных вод методом ионного обмена позволяет извлекать и утилизировать ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть и другие металлы), ПАВ и радиоактивные вещества, очищать сточную воду до предельно допустимых концентраций с последующим ее использованием в технологических процессах или в системах оборотного водоснабжения.
Сточные воды, загрязненные соединениями ртути, подлежат очистке. Для улавливания из сточных вод металлической ртути в производственных, лабораторных и бытовых помещениях должны устанавливаться ловушки в затворах раковины. Ловушки должны также устанавливаться по ходу канализационной сети.
Третья часть посвящена оборудованию лабораторных и производственных помещений, предназначенных для работы со ртутью, и технике безопасности. Даны практические рекомендации по созданию ртутенепроницаемых покрытий, приводятся способы очистки газов и сточных вод от ртути и ее соединений рассматриваются способы демеркуризации помещений, аппаратуры, посуды и одежды даются советы по оздоровлению условий труда при работе со ртутью, индивидуальной защите и мерам личной профилактики.
Сточные воды многих производств, связанных с получением ртути и переработкой ртутного сырья, с изготовлением ртутных приборов, люминесцентных ламп, медицинских препаратов, витаминов, хлора и каустической соды, многочисленных химических соединений, включая удобрения, могут содержать значительные количества ртути, главным образом в виде ее солей и соединений. Сбрасывание сточных вод таких предприятий в водоемы без предварительной очистки приводит к загрязнению водоемов, отравлению животного и растительного мира и в конечном счете к массовому отравлению людей. В связи с этим сточные воды следует особенно тщательно очищать от ртути (предельно допустимая концентрация ртути в воде не должна превышать 0,005 мг/л).
Следует отметить необходимость решения еще одной проблемы, связанной с повторным использованием сточных вод от бумагоделательных машин, а именно проблемы удаления образующейся в массопроводах н резервуарах микробиологической слизи (особенно в летнее время). Слизь загрязняет бумагу и усложняет процесс обезвоживания массы на сетках бумагоделательных машин. Ранее эту слизь удаляли периодической механической очисткой массопроводов с последующей промывкой их, после чего через массопроводы иногда пропускали раствор гипохлорита натрия. На некоторых бумажных фабриках в древесную массу на протяжении всего рабочего процесса добавляют незначительные количества сильно действующих ядохимикатов (пентахлорфенолят натрия или органические соединения ртути и олова). Однако в связи с тем, что эти яды можно применять лишь при наличии многоводных рек, использование их в ГДР запрещено. Вместо этого во время производственного процесса постоянно добавляют небольшие количества (несколько г/л ) перекиси водорода или периодически — гипохлорит натрия, что значительна снижает образование слизи.
Образование осадков. Очистка сточных вод данным методом заключается в связывании катиона или аниона, подлежащего удалению, в труднорастворимые или слабодиссоции-рованные соединения. Выбор реагента для извлечения аниона, условия проведения процесса зависят от вида соединений, их концентрации и свойств. Очистка сточных вод от ионов цинка, хрома, меди, кадмия, свинца в соответствии с санитарными нормами возможна при получении гидроксидов этих металлов. Более глубокая очистка воды от иона цинка достигается при получении сульфида цинка. Очистка от ионов ртути, мышьяка,- железа также возможна в виде сульфидов ртути, мышьяка и железа. Использование в качестве реагента солей кальция позволяет провести очистку сточных вод от цинк- и фосфорсодержащих соединений. В результате очистки получается суспензия, содержащая труднорастворимые соли, отделение которых возможно методами отстаивания, фильтрации и центрифугирования.
Многие технологические процессы в химической, нефтехимической, целлюлозно-бумажной и металлургической промышленности связаны с использованием воды Отработанные воды сбрасывают в реки и озера. Несмотря на очистку сточных вод ежегодно в Мировой океан попадает 320 млн. т железа, 6,5 млн. т фосфора, 2,3 млн. т свинца, 1,6 млн. т марганца, большое количество кислот, ядохимикатов и других вредных вешеств. Промышленные сточные воды уже погубили все живое в Великих озерах Америки. Бода в ёкё Миссисипи настолько загрязнена, что даже в водопроводной воде расположенного на этой реке г. Новый Орлеан анализом можно обнаружить 31 химическое соединение. Река Рейн ежегодно выбрасывает в море 960 т ртути и 1080 т мышьяка. Обихин объем сточных промышленных вод в мире уже в 1960 г. составлял 700 млрд. м. Считают, что со сточными водами в мире выбрасывается сырья на сумму.
Предложена также очистка растворов восстановлением соединений ртути до металлической и отделением ее в циклонах и на фильтрах или испарением. Для восстановления применяют боргидрид натрия NaB04. Если в растворе присутствуют органические соединения ртути, их предварительно переводят в неорганические хлорированием сточных вод.
Для окружающей среды представляют опасность выбросы хлора и паров ртути в атмосферу, сбросы в сточные воды солей ртути и капельной ртути, соединений, содержащих активный хлор, и отравление почвы ртутными шламами. Хлор в атмосферу попадает при авариях, с вентиляционными выбросами и абгазами из различных аппаратов. Пары ртути выносятся с воздухом из вентиляционных систем. Норма содержания хлора в воздухе при выбросе в атмосферу 0,03 мг/м. Эта концентрация может быть достигнута, если применять щелочную многоступенчатую промывку абгазов. Норма содержания ртути в воздухе при выбросах в атмосферу 0,0003 мг/м, а в стоках при сливе в водоемы 4 мг/м . Для очистки воздуха до столь низкого содержания в нем ртути применима технологическая схема, для очистки водорода, дополненная на концевом участке скрубберами с активированным углем.
Бытовые сточные воды, поступающие в сеть городской канализации, содержат медь, цинк, хром, свинец, железо, никель, кадмий, марганец, ртуть, серебро и кобальт. После механической и биологической очистки содержание их в стоках снижается, но удалить их полностью не удается. При высоких концентрациях этих веществ эффект снижения меньше, чем при малых. По данным исследований сточных вод в трех штатах США, даже после механической и биологической очистки в 90% случаев в сточных водах содержались ьредные неорганические соединения в повышенных концентрациях. На некоторых коммунальных сооружениях по очистке сточных вод, несмотря на применяемые отстойники, центрифуги, мембранные фильтры и аэротенки, полная очистка от металлов оказалась невозможной, а содержание некоторых металлов, например кадмия, цинка, ртути и марганца после такой очистки да е повысилось , что свидетельствует о вторичном загрязнении этих стоков. Лишь после двухступенчатой биологической очистки удалось снизить концентрацию ядовитых металлов на 30—87%. В растворимой фракции стоков концентрация некоторых вредных веществ повышалась, например цинка, кадмия и ртути. В бытовых стоках даже после доочистки на скорых фильтрах содержание металлов снижалось незначительно.