Kontaminace vod a
životního prostředí ve Sverdlovském regionu pohoří Ural.
Contamination of surface water and environment of Sverdlovsk region,
Urals mountains.
Vladimír Kočí1,
Vladimír Pyankov2
1 Ústav chemie ochrany prostředí, VŠCHT Praha,
Technická 5, Praha 6. vladimir.koci@vscht.cz
2 Department of Plant Physiology, Urals State
University, Lenin pr. 51, Ekaterinburg, Ruská federace. Vladimir.Pyankov@usu.ru
Abstract
This
article is focused on brief description of ecological and environmental
situation of selected polluted areas in Sverdlovsk region, Urals Mountains –
Western Siberia. This area is highly polluted due to a plenty of huge
industrial concerns. Because there is no adequate waste management working
here, the waste, including toxic, carcinogenic and radioactive ones, are freely
discharged or exhausted into environment. Main soil pollutants as Cu, Zn, Ni,
Cr etc. are in contaminated areas in concentrations up to grams per kilogram of
soil. Emissions of waste gases in region attain hundreds of thousands tons per
year, causing frequent acid rains. Serious problem is radioactive pollution.
The presence of radioactive isotopes of 137Cs and 90Sr is the reason why high
concentrations of radioactive gas Rn are very frequent there. Serious decreases
of overall environmental quality are a reality here.
Úvod
Ekologická situace ve Sverdlovském regionu Ruské federace může sloužit jako modelový případ negativního působení lidské průmyslové činnosti na stav životního prostředí. Původně lidskou činností nedotčená území Západní Sibiře a středního Uralu o rozlohách desítek a stovek km2 jsou dnes hodnocena jako katastrofálně narušená, rozsáhlejší okolní oblasti jsou hodnoceny jako v kritickém stavu. Za narušené ekosystémy lze považovat území velikosti naší republiky. Převážné množství závažných polutantů zde tvoří toxické sloučeniny kovů a radioaktivní odpady. Největším zdrojem znečištění je metalurgie, energetika, strojírenská výroba a komunální stoková síť. Koncentrace polutantů v půdě zde dobře popisují míru znečištění celého regionu. Pro ilustraci dopadu působení průmyslového závodu na okolí může sloužit měření koncentrace kovů v půdě v okolí 0,5-2 km od závodu Uralelektromeď (Verchnaja Pyšma). Norma (PDK*) pro koncentrace v půdě zde byla v roce 1991 překročena 350krát pro měď, 1,5-6krát pro cín, 1,5-3krát pro olovo a 1,5-5krát pro nikl.
Sverdlovský region
Sverdlovský region se rozkládá v oblasti středního Uralu a Západní Sibiře. Z ekologického hlediska se nachází na rozhraní tří rozdílných krajinných systémů: horského, lesního a stepního. Vedle přírodních kritérií je dnes aktuálnější dělení regionu podle stavu narušení přírodních systémů.
obrázek 1. Mapa oblastí Sverdlovského regionu v různém stupni narušení životního prostředí. Katastrofální stav (Ia: Revda – Krasnouralsk; Ib: Kamensk Uralskij – Kamyšlovsk); Kritický stav (II: Asbest – Reftinskij); Narušený stav (IIIa: Visimsko – Kušvinskuj; IIIb: Ekaterinburg – Revda). (Signaevskij et. all, 1993).
Odpadové hospodářství je v důsledku nedostatku financí na špatné úrovni. Pevné odpady z průmyslových závodů jsou často nezákonně skládkovány v okolních lesích. Často se jedná o vysoce toxické či radioaktivní odpady. Extrémně silné jsou zdejší vzdušné emise. Ročně se v regionu do ovzduší dostávají statisíce tun SO2. Průmyslové koncerny ve městě Narilskij Nikel způsobují 63% atmosférických emisí Ruské Federace.
Odpadní vody dosud v převážné většině případů čištěny nejsou. Vypouští se přímo do vodních toků. Největší řekou oblasti je Iseť, patřící do povodí Tobol-Ob. Koncentrace dusičnanů, manganu, amonných iontů v řece přesahují PDK řádově. Desateronásobně až tisíceronásobně je PDK překračována v koncentraci mědi. Podobná situace je i v dalších tocích. V dlouhých úsecích řek je narušen kyslíkový režim. V důsledku silné industrializace oblasti Nižnyj Tagil se vyskytují v řece Tagil koncentrace ropných látek v hodnotách desítek PDK, u hodnot cínu a mědi se dokonce jedná o překročení PDK několikasetnásobné. Kromě znečištění cínem a mědí, desateronásobné překročení PDK, je řeka Čusovaja postižena vysokou koncentrací šestimocného chrómu – místy je PDK překročeno několikatisíckrát.
Oblasti v katastrofálním stavu
Následující odstavce krátce popisují nejzávažněji poškozené krajinné ekosystémy Sverdlovského regionu.
a) Revda – Krasnouralsk
Kontaminace půd těžkými kovy zde dosahuje extrémně vysokých koncentrací. Došlo k úplnému znečištění vodního prostředí těžkými kovy a dalšími toxickými látkami. V atmosféře je stále vysoká koncentrace SO2, NOx a CO2. Spolupůsobení častých kyselých dešťů a soustavné působení toxických látek na floru a faunu způsobuje částečnou ztrátu genofondu, vyskytují se epizootie*. Dochází ke stálému narušení zdraví obyvatel ve městech.
Hlavní průmyslové uzly oblasti: Revda – Pervouralsk, Nižnyj Tagil, Krasnouralsk, Kirovgrad – Nevjansk.
obrázek 2. Ukázka z mapy ekologické situace. Oblast Revda – Ekaterinburg, dříve Sverdlovsk. (Signaevskij et. all, 1993).
b) Kamensk Uralskij – Kamyšlovsk
Tato oblast je zamořená vysokými koncentracemi radioaktivních látek. K velké kontaminaci došlo u půd, vodní zdroje jsou rovněž postižené. Dochází zde k úbytku druhů rostlin i živočichů, k poškození jejich genofondu. Je zde vysoká četnost leukémie a onkologických problémů u lidí. Vyskytují se epizootie. V dosahu průmyslových zón jsou nepřijatelně vysoké koncentrace SO2, NOx. Dochází zde k úniku fluoru.
Hlavní průmyslové uzly oblasti: Kamensk Uralskij, Kamyšlov a jejich okolí.
Asbest – Reftinskij - oblast v kritickém stavu
Mechanické znečištění půd a vod biofobními částicemi (asbest), silné emise kancerogenních částic, SO2, NOx, CO2, periodické silné emise uhlovodíků, fenolu, formaldehydu. Dochází zde k narušení genofondu rostlin a živočichů. Je zde potencionální nebezpečí onkologických chorob. Vyskytují se epizootie. Oblast nepatří mezi rozsáhlé, avšak v důsledku specifického druhu odpadů a znečištění mechanickými částicemi patří mezi velmi narušená území.
Oblasti v nepřirozeném, narušeném, stavu
a) Visimsko – Kušvinskij
Tyto oblasti zaujímají velmi rozsáhlá území. Jedná se o krajiny postižené mechanickým a chemickým narušením půd a to i zemědělských. Nejčastějšími zdroji znečištění je opět průmysl, ale velmi často také doly, ať již používané nebo již uzavřené. Jedná se o území, kde by byla možná (a žádoucí) rekultivace. Vzhledem k rozloze území a finančním možnostem regionu však nelze v nejbližší době výraznou nápravu očekávat. V důsledku nepříznivých podmínek zde ubývá rostlinstva i zvěře. V oblasti jsou velmi časté nemoci z povolání.
b) Ekaterinburg - Reža
V oblasti jsou značně kontaminované půdy především v důsledku akumulace těžkých kovů. Značná je kontaminace dusičnany a pesticidy. Dochází zde k částečné kontaminace vodních toků těžkými kovy. Jsou zde vysoká množství emisí oxidů síry, dusíku a uhlíku. Periodicky se vyskytují kyselé deště. Důsledkem periodických expozicí rostlin a živočichů toxickými odpady jsou časté epizootie. V městských oblastech jsou časté nemoci z povolání.
Revda
U města Revda je postaven závod na výrobu kovů, především mědi. Část závodu se zabývá výrobou hnojiv, superfosfátu. Dopad činnosti závodu na okolní krajinu je dvojí: atmosférické emise a kontaminace půd. Emise SO2 tu jsou extrémní. Oblaka plynů se povalují téměř ve všech částech závodu. Po krátké době je na všech vlhkých sliznicích cítit vznikající H2SO3, což je nejpatrnější v nose, ústech a v krku. Po delší době (30 min.) dochází k pálení očí.
Na většině území, kde se závod rozkládá, nic neroste. Stejně je postiženo několikakilometrové okolí. Na některých místech zde byly prováděny pokusy s výsadbou odolných rostlin (vrby, bříz), ale do dvou let všechny stromky zhynuly aniž by dorostly výšky 1 metru. Podmínky pro růst rostlin tu jsou mnohde naprosto nepřijatelné. Hodnoty pH půdy se pohybují mezi 2-3. Koncentrace některých kovů na kilogram půdy jsou velmi vysoké:
Zn
3200 mg.kg-1
Cd 32 mg.kg-1
Pb 600 mg.kg-1
Cr 6400 mg.kg-1
Cu 5125 mg.kg-1
V závodě se vyrábí cca 100 000 tisíc tun mědi za rok, celkové množství odpadů je 3krát vyšší. To společně s neexistujícím odpadovým managementem je příčinou toho, že hloubka takto kontaminovaných půd v okolí závodu dosahuje až 40 metrů. Za kontaminovanými plochami se nalézají jezírka s dešťovou vodou, vzniklá na haldách odpadů, a laguny se zadrženou odpadní vodou. Již zabarvení vody předznamenává nepřípustné koncentrace kovů. Tyto vodní plochy nejsou žádným způsobem zabezpečené. Na druhé straně jezírek jsou obytné panelové domy. Koncentrace kovů v půdě okolních polí překračuje 100krát hodnoty povolené normou. V rostlinách je norma PDK překročena 50krát.
Lovicha
U vesnice Lovicha je důl na měď, ze kterého vytéká odpadní voda uměle vytvořeným potokem a obsahuje nejen vysoké koncentrace kovů, ale má pH 2,5. Tento potok protéká na délce cca 1-2 km lesem a protéká okrajem další vesnice a pak ústí do uměle vytvořené laguny o rozloze 30000000m2. Jelikož tento stav byl neudržitelný, bylo přistoupeno k úpravě pH potoka: 400 metrů před ústím potoka do jezera bylo postaveno zařízení na výrobu vápenného mléka. Dalším umělým korytem je vápenné mléko vedeno 100 metrů ke kyselému potoku, kde dochází k promíšení obou toků a k následné neřízené neutralizaci. V důsledku neutralizace se ve vodě vytváří další sloučeniny mědi a tudíž se potok zabarvuje do zelena. Zelená kalná tekutina je zavedena do laguny. Vysoké koncentrace Cu, Zn a Cr v odpadní vodě způsobují, že v okolí laguny hynou stromy. Průsaky a podzemní vodou se kovy dostávají do okolí, v prvé řadě do řeky Tagil, jež teče do půlmilionového města Nižnyj Tagil.
obrázek 3. Oblast Lovicha. „Neutralizovaná“ část vodního toku, v pozadí kontaminovaná vodní plocha.
Důl III. Internacionály
Na severním okraji města Nižnyj Tagil je v roce 1991 uzavřený, 715 metrů hluboký, důl 3. Internacionály. Po uzavření nebyl důl zabezpečen. Průsaková voda nebyla odčerpávána a tak po naplnění dolu začala vytékat do okolí. V dolu se obohatila o vysoké koncentrace těžkých kovů. Voda z dolu se dnes vlévá do dvou potoků, kde došlo k úplnému zamoření nejen vody, ale i zeminy do té míry, že veškerý život zmizel v okolí 7 km jednoho a 5 km druhého potoka. Nejvíce zastoupenými kovy v okolní kontaminované zemině je Cu, Ni, Zn, Cd. Koncentrace těchto kovů se pohybují řádově v gramech na kg půdy.V lokalitě byly prováděny pokusy s oživením zamořených území. Byla sem navezena nekontaminovaná zemina a byly vysázeny borovice. Stromy však zahynuly v okamžiku, kdy jejich kořeny prorostly nekontaminovanou půdu a dostaly se k původní, kontaminované půdě. Problematické je řešení hygienických následků. V kontaminované lokalitě se nachází 400 obytných objektů se zahradami – hlavním zdrojem obživy obyvatel. V kontaminované půdě však již nic neroste. Pro obyvatele nastává problém i finanční. Dříve z vydělaných peněz za prodej zeleniny platili nájem zahrad. Dnes je nájem od nich stále vyžadován, avšak o jediný způsob jak peníze získat obyvatelé přišli.
obrázek 4. Kontaminovaný potok u dolu III. Internacionály.
Zamoření radioaktivními látkami
Zamoření radioaktivními látkami souvisí s haváriemi. Tepelnou explozí úložiště radioaktivních odpadů Majaka (Čeljabinská oblast) v roce 1957 se do prostředí dostalo srovnatelné množství g-aktivních částic jako při výbuchu nad Hirošimou roku 1945. Množství uvolněných b-aktivních částic bylo dokonce větší. Jižní hranice Sverdlovské oblasti jsou sdíleny s Čeljabinským regionem. 700 km2 Sverdlovské oblasti je tudíž postiženo vysokými koncentracemi 137Cs a 90Sr. Radioaktivními částicemi jsou kontaminovány půdy i voda. Důsledkem je vysoká koncentrace a-aktivního radonu na dosud několika desítkách zjištěných míst. Dalšími zdroji radioaktivity jsou například odpady z atomové elektrárny Belojarskaja či odpady obsahující radioaktivní thorium ze závodu na výrobu železných slitin ve Dvurečensku, jež jsou vyváženy na divoké skládky v lesním okolí.
obrázek 5. Radioaktivní odpady ze závodu na výrobu železných slitin ve Dvurečensku.
Závěr
Mnohé lokality Sverdlovského regionu mohou dobře sloužit pro praktické a terénní pokusy s bioakumulací kovů, využití testů fytotoxicity pro dekontaminace a sledování kontaminace povrchových a podzemních vod výluhy ze zamořených zemin. Unikátní data zde mohou získat pracoviště hydrobiologická, geologická, botanická, ekologická a další zabývající se kontaminací životního prostředí a reakcemi živých systémů na devastující průmyslovou lidskou činnost.
Sverdlovský region patří mezi největší zdroje znečištění životního prostředí nejen v Ruské federaci, ale i z celosvětového hlediska. Je důležité mít na paměti, že každým takovýmto počinem lidské civilizace se blížíme celkové saturaci biosféry toxickými látkami.
Literatura
Signaevskij,
R., K., Gratsevyj, V.A., et. all, 1993. Mapa ekologické situace průmyslových
oblastí Sverdlovského regionu. Uralské regionální aerokomoekologické centrum.
Federální služba geodézie a kartografie Ruska, Moskva, Rusko.
Centrum
ekologické výchovy a informací, 2001. Informační materiály a zprávy projektu
Roll. CETI, Ekaterinburg, Rusko.