Співвідношення особливостей накопичення важких металів в овочах та фруктах в умовах великого міста

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна

(ХНУ імені В.Н. Каразіна)

Екологічний факультет

Кафедра екологічної безпеки та екологічної освіти

СПІВВІДНОШЕННЯ ОСОБЛИВОСТЕЙ НАКОПИЧЕННЯ ВАЖКИХ МЕТАЛІВ В ОВОЧАХ ТА ФРУКТАХ В УМОВАХ ВЕЛИКОГО МІСТА

(кваліфікаційна робота бакалавра)

Виконав: студ. гр. ДЕ – 51		Г.Захарова
Керівник: ст.викл.		М.Кулик
Рецинзент:
Зав. кафедри:

Харків – 2010

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1 Вплив різних джерел забруднення на екологічний стан природних компонентів території, що досліджується

1.1 Характеристика джерел забруднення Ленінського району м. Харкова

1.2 Екологічні дослідження геологічної структури та рельєфу Ленінського району як складових формування стану довкілля

1.3 Екологічні дослідження кліматичних показників як фактора формування стану довкілля

1.4 Екологічні дослідження грунтів, що знаходяться під впливом забруднення

РОЗДІЛ 2 Стан вивчення проблеми

2.1 Загальні питання: опис, генетика самих вовчих ягід та яблук

2.2 Методи дослідження чорноземів типових та фруктів і ягід, вирощених на них

РОЗДІЛ 3 Аналіз та узагальнення результатів дослідження щодо накопичення хімічних елементів в ґрунтах, ягодах та фруктах

3.1 Загальні питання

3.2 Результати конкретного дослідження, аналіз та узагальнення результатів

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

ВСТУП

екологічний забруднення ґрунт ягода фрукта

У зв’язку з погіршенням в Україні екологічного стану навколишнього середовища постало питання достеменного вивчення і об’єктивної оцінки стану рослинної продукції. У Харкові розроблена і успішно втілюється в життя протягом тривалого часу методика екологічної оцінки стану території адміністративних районів області.

Важкі метали відносяться до основних забруднюючих речовин, спостереження за якими обов’язкове в усіх середовищах. Дослідження даного питання показало, що накопичення важких металів в організмі людини здійснюється більш за все за рахунок їжі, що приводить до чисельних негативних наслідків.

Мета дослідження: Оцінка екологічного стану досліджуваної території, а також стан якості плодово – ягідної продукції, що росте на цій території, на вміст важких металів.

Завдання дослідження:

- екологічна оцінка природних умов району;

- екологічна оцінка соціально – економічних чинників господарства району;

- вивчення методики дослідження природних, соціально – економічних і екологічних умов району;

- проведення інвентаризації джерел забруднення довкілля району; - визначення методики досліджень на вміст важких металів у грунті та рослинній продукції.

Об’єкт дослідження – дикі яблука та вовчі ягоди та грунт, зібраний під ними протягом 2008-2009 років.

Аспект дослідження – якісна і кількісна характеристика та хімічні властивості дослііджуємих фруктів та ягід і грунту.

Предметом дослідження – взаємовплив природних та соціально-економічних умов на стан якості плодово - ягідної продукції, а також токсичний вплив важких металів в системи « грунт – рослини».

 Для написання роботи були використані літературні джерела, картографічні матеріали, звіти Районної екологічної інспекції, санітарно – епідеміологічної станції, районної лікарні, фондові матеріали підприємств і установ району та результати власних спостережень.

РОЗДІЛ 1

ВПЛИВ ПРИРОДНИХ ДЖЕРЕЛ ЗАБРУДНЕННЯ НА ЕКОЛОГІЧНИЙ СТАН ПРИРОДНИХ КОМПОНЕНТІВ, ЩО ДОСЛІДЖУЮТЬСЯ

1.1 Характеристика джерел забруднення Ленінського району м. Харкова

Ленінський район є однією з найдавніших частин міста, що значною мірою обумовлює його складний екологічний стан. На площі 30,4 км (майже 10% від площі міста), населення району на 01.01.09 склало 93 426 чоловік (це найменший за чисельністю населення район Харкова), таким чином середня по району щільність населення становить 3 073 чол/км2, що в 1,5 рази менше середнього для міста значення 4 797 чол/км2.

Екологічний стан території Ленінського району визначається поряд з природними такими антропогенними чинниками: забрудненням від стаціонарних джерел; забрудненням від пересувних джерел та транспортної інфраструктури; забрудненням від підприємств невиробничої сфери; забрудненням від комунального господарства та експлуатації житла уприватному секторі.

На території району розташовані найдавніші промислові підприємства міста. У зв’язку з тим, що забудова району формувалася ще до встановлення будівельних та санітарних норм, принцип функціонального зонування території тут не дотримано. Чітко виділеної та відмеженої селетебної зони від промислової зони в районі не існує. Проте в низинній частині району, між вулицями Котлова, Полтавський Шлях, Лопанська Набережна, Пащенківська, Чоботарівська та провулками Данилевського та Ткаченківським розташовується понад півтора десятки промислових підприємств (Іванівська промислова зона). Однак, юридично це не промислова зона, оскільки в цій частині району розташовується 19 підприємств безпосередньо в межах житлової зони без дотримання санітарно-захисних розривів. Тут розташовуються такі промислові підприємства, як завод "Будгідроприлад", завод "Технологічної оснастки", "Гідропривід", Керамічний завод, В/Ч 41569, електроапаратний завод, АТП-16355, АБ "Турист", "Протезно-ортопедичний завод", завод шампанських вин, завод штампів та пресформ, Монтажно-заготівельне виробництво, ЖБК-4, завод пускових двигунів, завод агрегатних верстатів, нафтобаза №1, пивзавод та деякі інші (рис. 1.1). Іншою в межах району ділянкою території, де розташовуються промислові підприємства поряд з житловою забудовою є Залютино.

За даними Ленінської районної СЕС особливо несприятливою є екологічна ситуація між вул. Полтавський шлях, пров. Пластичним, вул. Спортивною, вул. Золочівською, пров. Земівським. Тут розташовуються такі промислові підприємства, як завод "Харпластмас", ЗЕМВ-1, механічний завод, ВО "текстиль", фабрика "Динамо", АТ "Експериментальний завод".

За даними державного управління статистики в Харківській області, на території Ленінського району м. Харкова в 2009 р. розташовувалося 70 підприємств (15,6% від підприємств м. Харкова), на яких розташовується 1 847 стаціонарних джерел викидів (12,2% стаціонарних джерел м. Харкова),

Порівнюючи ці показники з попередніми роками, можна відзначити збільшення підприємств-забруднювачів на 6 одиниць, а кількість стаціонарних джерел викидів збільшилася на 267 одиниць. Ця тенденція є спільною для більшості районів міста, так в 6 з 9 кількість підприємств збільшилася і в цілому по місту вона теж зросла. По всіх районах міста так само збільшується кількість джерел забруднення, але темпи цього збільшення в Ленінському районі є одними з найінтенсивніших в місті.

 Велика кількість підприємств району більше не існує, вони переорієнтували своє виробництво, змінивши форму власності. Такі підприємства не завжди оприлюднюють обсяги свого виробництва, порушують закони охорони навколишнього середовища, тому визначити антропогенне навантаження такої території є доволі складною задачею.

Рисунок 1.1 – Джерела забруднення Ленінського району

Не зважаючи на збільшення кількості підприємств та джерел викидів, обсяг утворення шкідливих речовин та їхніх викидів зменшується. Якщо в 2008 році обсяг викидів по району складав 653,693 тонни шкідливих речовин, а в 2009 році – 648,251 тонни.

Підприємствами, що дають найбільший обсяг викидів по району є Комбікормовий завод, механічний завод, завод агрегатних верстатів, ЗЕМВ-1 (табл. 1.1).

Таблиця 1.1

Валовий викид (в т/р) шкідливих речовин в атмосферне повітря підприємствами Ленінського району (за класами небезпеки) (за дозволами) [5,6]

№ п/п	Назва підприємства	Валовий викид в т/р
		Всього р-н I кл. небезпеки	Всього р-н II кл. небезпеки	Всього р-н III кл. небезпеки	Всього р-н IV кл. небезпеки	Всього р-н усіх класів
1	2	3	4	5	6	7
1.	НВО “Електромашина”	0,01	21,31	43,36	2.46	67,14
2.	Керамічний завод		24,34	37,63	31,21	93,18
3.	Автобаза зв’язку		2,46	1,52	0,8	4,78
4.	Завод “Харпластмас”		7,4	5,065	2,61	15,075
5.	Завод штампів і пресформ		0,22	0,29	0,24	0,75
6.	АТ “Гідропривід”	0,011	5,28	12,56	6,3	24,15
7.	Механічний завод	0,0059	18,97	27,02	62,45	108,45
8.	Монтажно-заготівельне виробництво	0,001	2,98	15,84	15,9	34,72
9.	АТП – 16355	0,001	4,53	32,23	62,83	99,59

Продовження таблиці 1.1

1	2	3	4	5	6	7
10.	Завод “Техоснастка”	0,00000089	0,36	8,76	2,75	20,22
11.	АТ “Експериментальний завод”	0,00026	0,055	23,15	7,15	30,35
12.	Комбікормовий завод	0,0002	4,84	182,68	16,7	204,22
13.	НВО “Ритм”	0,0001	2,66	5,43	0,71	8,8
14.	Протезно-ортопедичне підприємство	0,001	2,87	6,72	4,77	14,36
15.	Завод агрегатних верстатів	0.004	0,98	11,93	204,60	217,55
16.	Електроапаратний завод	0,017	13,37	5,1	20,77	39,26
17.	Нафтобаза №1		0,67	3,23	51,81	55,71
18.	ЗЕМВ-1	0,017	14,33	168,38	18,85	201,58
19.	Поліграф-сервіс	0,0000112	1,47	6,64	2,33	10,44
20.	Текстильний завод	0,005	0,046	0,54	10,81	11,41
21.	Харківський завод шампанських вин		6,52	0,99	0,26	7,77
22.	Іванівський пивзавод	0,000103	6,89	0,012	0,37	7,27
23.	Поліграфкнига	0,002	0,77	0,55	0,2	1,55
24.	ПТФ “Росинка”			0,515		0,515
25.	Будгідроприлад	0,0006	0,32	4,2	0,27	4,79
26.	АПТП “Ярославна”	0,001	2,31	0,63	0,58	3,52
27.	Завод хімічних побутових виробів		0,52	0,65	0,09	1,26
28.	15 цегельний завод	0,000001	4,44	28,78	32,52	65,74
29.	Ф-ка “Динамо”	0,000060007	0,6726	4,32	10,65	15,64
30.	Автобаза “Турист”		0,099	0,28	1,35	1,73
Всього		0,11414	151,6534	639,002	572,34	1363,1

Розглянувши особливості викидів підприємств Ленінського району м. Харкова з метою характеристики за джерелами та речовинами, слід відзначити, що головний вклад у забруднення Ленінського району вносять три підприємства (Завод агрегатних верстатів, комбікормовий завод, завод електромеханічних виробів).

На території району розташовані підприємства легкої промисловості (швейна фабрика ім. Тінякова), машинобудування (верстатобудівний завод, ВАТ "Електромашина", електроапаратний завод, вагонобудівний завод, завод електромеханічного обладнання), харчової промисловості (пивзавод, завод шампанських вин, кондитерська фабрика, комбікормовий завод), медичної промисловості (ортопедичний завод, ДАК "Ліки України"), хімічної промисловості ("Харпластмас").

Проаналізувавши дані, можна зробити висновок про хімічний склад викидів підприємств району. Видно, що переважають за обсягом речовини третього класу небезпеки (головним чином леткі органічні сполуки та різні види пилу). Друге місце за обсягом викиду посідають речовини четвертого класу небезпеки, це головним чином окис вуглецю. Сукупний внесок речовин першого та другого класів небезпеки не перевищує 10%, причому валовий викид речовин першого класу небезпеки не перевищує 10 кг на рік (рис. 1.2).

Рисунок 1. 2– Розподіл речовин, що викидаються в атмосферне повітря в Ленінському районі, за класами небезпеки

Таблиця 1.3

Обсяги хімічних речовин, які формують фактичне забруднення атмосферного повітря підприємствами в Ленінському районі [5,6].

№ з\п	Домішка	Викидів в атмосфері тонн в рік	Питома вага в структурі усіх викидів, %
1	2	3	4
І класу
1	Свинець	0,028347	0,1
2	Хром	0,079492	0,5
3	Бенз/а/пірен	0,002023	0,0002
4	Озон	0,0034	0,001
5	Сірчанокислий кадмій	0,000004	0,0001
ІІ класу
6	Діоксид азоту	131,8834	29,7
7	Сірчана кислота	0,1539	0,01
8	Манган	0,2616	0,2
9	Нікель	0,0120	0,1
10	Водень ціан.	0,038	0,03
11	Акролеін	0,2544	0,08
12	Формальдегід	0,3758	0,3
13	Соляна кислота	0,5459	0,02
14	Водень фтористий	0,0313	0,05
15	Фосфорна кислота	0,1812	0,03
16	Бензол	17,899	0,8
17	Мідь	0,01426	0,06
18	Азотна кислота	0,0106	0,0002
19	Ізопрен	0,031	0,001
20	Сірководень	0,001	0,01
ІІІ класу
21	Сірчистий ангідрид	23,3009	4,2
22	Ксілол	37,2829	1,7
23	Стірол	0,1456	0,4
24	Толуол	30,7031	0,5
25	Фенол	0,5171	0,5
26	Олія мінеральна	1,5498	0,3
27	Пил	255,9970	15,4
28	Сажа	4,3161	0,8
29	Кислота оцтова	0,7362	0,1
30	Оксид азоту	22,5791	39,9
31	Залізо	1,5080	0,3
32	Бутиловий спирт	3,6427	0,3
33	Етилцелозоль	0,53208	0,007
34	Алюміній	0,00094	0,0002
35	Цинк	0,7719	0,1
36	Метиловий спирт	0,00136	0,00002
37	Пропілен	0,004	0,000009
38	Оксид кальцію	0,316	0,009
39	Сольвент	0,8354	0,1
40	ЛОС	252,604	3,8
ІV класу
41	Окис вуглецю	454,5768	4,1
42	Аміак	0,9605	0,04
43	Вуглевод.без ЛОС	44,08578	0,4
44	Бутилацетат	4,8601	0,4
45	Ацетон	6,0442	0,1
46	Бензин	39,0345	0,2
47	Гексан	1,902	0,003
48	Етилацетат	0,952	0,08
49	Етиловий спирт	4,8822	0,009
50	Гас	6,3983	0,05
51	Хлористий барій	0,005	0,01
52	Уайт-спіріт	8,391	0,07
53	Метан	0,300	0,0005

Характеризуючи інгредієнтне забруднення атмосферного повітря Ленінського району, можна вказати на риси, характерні для всього міста – в структурі викидів явно переважає оксид вуглецю, його частка у викидах за обсягом становить 32% (рис.1.3). Це може бути пояснено відносно тривалим терміном існування промислових підприємств району, вони, як правило, мають власні котельні. Також традиційний для міста досить високий внесок окисів азоту, зокрема диоксиду. Проте в структурі викидів в Ленінському районі є й своя специфіка. Найголовніше – надзвичайно велика вага летких органічних сполук. Основними джерелами їх надходження є Харківський завод електромеханічних виробів (ХЗМВ-1) та ВАТ "Електромашина". Специфічною є також досить велика вага пилу, основними джерелами її надходження також є названі вище підприємства.

Рисунок 1.3 – Структура викидів в повітря в Ленінському районі м. Харкова

При розгляді окремих підприємств, вплив яких формує екологічну обстановку в районі слід окремо зупинитись на наступних підприємствах, як ХЗМВ-1, ВАТ “Електромашина”, кондитерської фабрики “Харків’янка”, швейної фабрики ім. Тінякова.

В структурі викидів одного з найголовніших забруднювачів району відчутно переважають леткі органічні сполуки, на їхню частку припадає 75% викидів підприємства. Значно меншими є викиди твердих речовин – 8%, окису вуглецю – 6,5% та інших речовин.

Найбільшим серед підприємств легкої промисловості в Ленінському районі є швейна фабрика ім. Тінякова. Фактичний обсяг її викидів в 5 разів менший за обсяг викидів ХЗЕМВ-1 та майже в 3 рази менший за обсяг викидів ВАТ "Електромашина". В складі викидів переважають окиси азоту (49%) та окис вуглецю (44%).

Пересувні джерела забруднення.

Велике значення в межах Ленінського району має транспортне забруднення. Взагалі, географічне розташування Ленінського району відносно центру та решти міста та наявних шляхів сполучення зумовило формування в ньому розвиненої транспортної інфраструктури. Ще з часу заснування міста вулиця Полтавська (тепер Полтавський Шлях) була однією з головних магістралей. І зараз інтенсивність руху по ній в години пік оцінюється в 2 500 – 3 300 автотранспортних одиниць за годину. Ділянка Полтавського шляху від вул. Золочівської до вул. Конєва є найбільш напруженим автошляхом міста. Звичайно, роль місцевого транспорту (тобто, зареєстрованого в Ленінському районі) тут незначна. Значно переважає автотранспорт транзитний. Цією вулицею проїжджають всі, хто прибувають автотранспортом до Харкова з Києва, Полтави, Кіровограду, Західної України, а також з передмістя (Люботина, Пісочина, Коротича тощо). Інтенсивність руху іншими вулицями значно менша, однак через те, що їхня ширина менша, також менша ширина проїжджої частини та ближче до осі дороги розташовуються житлові будинки, нижче якість покриття на інших вулицях може формуватись навіть вищи рівень забруднення, ніж на Полтавському Шляху. Це в першу чергу стосується вулиць Червоноармійської, Котлова, Єлізарова, Революції 1905 року.

Крім автомобільного транспорту на формування фактичного рівня забруднення повітря в Ленінському районі також суттєво впливає залізничний транспорт та його інфраструктура. В межах району розташовується один з найдавніших та найпотужніший в Україні залізничний транспортний вузол. На території району розташовується Південний вокзал, Колійна машинна станція № 131 Харків-Сортувальний, Моторвагонне депо, Харківська дистанція сигналізації та зв’язку Південної залізниці, Харківська вагонна дільниця № 1, Вагонне вантажне депо Харків-Сортувальний, Локомотивне депо Харків-Сортувальний. Також в Ленінському районі є промислові підприємства, які належать Укрзалізниці або забезпечують функціонування залізничного транспорту. Це Харківський завод електротехнічного обладнання, ЗАТ Харківський вагонобудівний завод та автобаза Південної залізниці, ВАТ "Харківський завод електротехнічного обладнання" . З усіх цих об’єктів найбільший за обсягом викид має Харківська вагонна дільниця №1, її викид дає 45% від усіх викидів в Ленінському районі, пов’язаних з Укрзалізницею та її інфраструктурою. На другому місці перебуває ЗАТ "Харківський вагонобудівний завод", який дає приблизно 20% викидів. Хоча це підприємство машинобудівної галузі, але специфіка його діяльності, розташування та структура викидів дозволяє його розглядати разом з підрозділами Південної залізниці. Ці та інші підприємства залізничного транспорту забезпечують близько 18% викидів підприємств Ленінського району. Всі ці джерела досить обмежено локалізовані на території району. Вони розташовуються між вулицями Полтавський Шлях, Рилєєва, Ленінградською, Довгалівською та вулицею Котлова. В зв’язку з тим, що площа цієї ділянки становить менше 10% площі району, та крім залізниці тут розташовуються інші підприємства (Харківський завод шампанських вин, пивзавод, комбікормовий завод, протезний завод та інші виробництва) та вулиці з інтенсивним транспортним рухом (Полтавський Шлях, Котлова, Червоноармійська), ця територія виявляється найбільш забрудненою не лише в межах району, а й у межах всього міста. Про це свідчить і значення відношення обсягу викидів до площі і дані моніторингу повітря, за яким район Іванівки є найбільш забрудненим в м. Харків.

В структурі викидів від залізничних підприємств переважає окис вуглецю, окиси азоту та тверді речовини. Разом вони дають три чверті відповідних викидів в районі. Причому викид окису вуглецю складає 31% загального обсягу викиду, окисів азоту 24%, твердих речовин 21%. Дещо менші обсяги викидів двоокису сірки та летких органічних сполук – по 11%. Викиди інших речовин лише близько 2%.

При аналізі структури викидів від різних джерел можна дійти наступних висновків. Більша частина обсягу твердих речовин, окису вуглецю та двоокису сірки викидається Харківською вагонною дільницею №1. Причому по твердих речовин пріоритет цього джерела незаперечний – його частка становить 80%, по окису вуглецю його значення дещо менше – 57% і ще менше – по двоокису сірки (45%). По окисах азоту пріоритет належить ЗАТ Харківському вагонобудівному заводові (37%) та Вокзалові Харків-Пасажирський (30%), але значний таки внесок і Харківської вагонної дільниці №1 – 23%.

На другому місці за обсягом викидів серед залізничних підприємств Ленінського району перебуває ЗАТ Харківський вагонобудівний завод (20%), а на третьому – Локомотивне депо "Харків–Сортувальний" (11%). Хоча з жодної речовини це підприємство не посідає першого місця, проте його внесок надзвичайно значний з двоокису сірки та окису вуглецю і становить відповідно 39% і 11%. Однак за обсягом викидів нелетких органічних сполук (47%) саме Локомотивне депо є основним залізничним забруднювачем в районі.

За обсягом викиду летких органічних сполук пріоритет належить ЗАТ Харківському вагонобудівному заводові (48%) та Моторвагонному депо (35%).

З урахуванням фактичних обсягів викидів, токсичності речовин та розташування житлової та промислової зон, можна встановити, що пріоритетними хімічними речовинами з речовин, що формують фактичне забруднення атмосферного повітря від викидів підприємств Ленінського району є : оксид азоту ; діоксид азоту; пил; сірчистий ангідрид; оксид вуглецю; ЛОС (толуол, ксилол, бензол, етилбензол та інш.); сажа.

Узагальнюючи наведені факти можна дійти висновку, що найбільшого впливу від антропогенного навантаження на території Ленінського району зазнає атмосферне повітря. Найбільшим джерелом забруднення території району є автотранспорт, в тому числі транзитний. Викиди автотранспорту протягом 2004-2009 рр. збільшувалися. Велике значення у формуванні забруднення району має також залізниця та її інфраструктура. На території району розташовується Південний вокзал, викиди якого перевищують 8 т/р. Крім того викиди здійснюються різними підприємствами залізниці, найбільше значення з яких мають вагонна дільниця № 1 та вагонобудівний завод. Хоча викиди стаціонарних джерел останнім часом скорочуються, однак вони також мають значення для забруднення повітря, особливо такі підприємства, як Харківський завод електромеханічних виробів (ХЗМВ-1) та ВАТ "Електромашина".