Введение 3
Физико-географическое описание 5
Глава 1. Основные термины и определения 9
Глава 2. Методика исследования загрязненности тяжелыми металлами почвенного покрова города Кронштадта 17
Рекогносцировочные исследования и отбор образцов почв 17
Подготовка к лабораторным исследованиям 17
Анализ валовых и подвижных форм тяжелых металлов 19
Обработка результатов 20
Глава 3. Анализ загрязненности тяжелыми металлами почвенного покрова города Кронштадта 24
Валовые формы 24
Подвижные формы 26
Выводы к главе 30
Глава 4. Характеристика основных видов загрязнения почвенного покрова города Кронштадта 32
Глава 5. Эколого-экономическое обоснование рекультивации почвенного покрова города Кронштадта 37
Выводы 40
Список литературы 41
В современном мире остро стоит вопрос обеспечения комфортности среды обитания человека, особенно в городских условиях. При его решении особое внимание уделяется мониторингу загрязнения почвенного покрова, так как это – основная депонирующая среда для многих поллютантов. В городах и индустриальных зонах необходимы работы по рекультивации загрязненных почв, так как естественные процессы самоочищения в сложившихся здесь условиях затруднены или вовсе невозможны [33], а компоненты загрязнения представляют опасность для населения этих территорий.
Существенную угрозу жизнедеятельности человека и функционированию сложившихся экосистем несут тяжелые металлы. Большинство исследований направлено на изучение валового содержания тяжелых металлов в почвах и грунтах той или иной территории, как основного критерия загрязненности окружающей среды. Уделяется внимание и подвижным формам тяжелых металлов, способным активно мигрировать и перераспределяться в компонентах биосферы. Однако чаще всего вопрос подвижности рассматривается с точки зрения нормативного подхода, подразумевающего наибольшую вероятность транслокационного перехода поллютантов. Однако подвижность тяжелых металлов зависит как от изменения значений водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала, так и от состава раствора, наличия определенных растительных и микробиологических сообществ и многих других факторов. То есть нормативный подход в некоторых случаях оказывается недостаточным для полной оценки загрязненности территории. Требуется исследование как наиболее мобильных компонентов загрязнения, так и мобилизируемых в определенных обстановках.
Представленное исследование -попытка комплексной оценки загрязненности почвогрунтов города Кронштадта тяжелыми металлами, включающая характеристику загрязнения валовыми формами тяжелых металлов, количества их мобильных и мобилизируемых форм. Предполагается, что в результате будут выделены территории-кластеры, характеризующиеся разными уровнями загрязнения, в некоторой степени коррелирующим с функциональным зонированием рассматриваемой территории. На основе этих данных существует возможность эколого-экономического обоснования наиболее эффективных рекультивационных работ.
Цель работы: оценка загрязненности территории города Кронштадта тяжелыми металлами и обоснование эффективности подходов к рекультивации почвенного покрова.
Задачи работы:
1. Отобрать пробы почвогрунтов на территории города Кронштадта;
2. Провести анализ концентраций валовых и подвижных форм тяжелых металлов (при различных значениях водородного показателя и окислительно-восстановительного потенциала) в отобранных образцах почвогрунтов;
3. Составить карту-схему загрязненности территории города Кронштадта валовыми и подвижными формами тяжелых металлов, охарактеризовать основные особенности загрязнения;
4. Обосновать возможность применения различных методов рекультивации почвогрунтов города Кронштадта, связанных с изменением значений окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя, выявить наиболее подходящие для применения в соответствии с особенностями загрязнения, а также спецификой городской среды;
5. Составить карту-схему зон города Кронштадта, выделенных по особенностям загрязнения почв и грунтов в их пределах, обозначить для каждой из зон наиболее подходящие методы рекультивации.
Актуальность работы: изучение особенностей загрязнения почвенного покрова городов способствует выявлению и характеристике основных источников загрязнения, а также разработке наиболее эффективных методов рекультивации. Но подобные исследования затруднены в большинстве городов из-за наличия большого числа рассредоточенных антропогенных источников и невозможности создания приемлемой модели очистки почв от загрязнения. Поэтому город Кронштадт, расположенный на достаточном удалении от Санкт-Петербурга, представляется нам подходящим местом для проведения подобных экспериментов в связи с особенностями расположения стационарных источников загрязнения и характерной планировкой города. Здесь существует возможность на основе информации об особенностях загрязнения почвенного покрова создания эффективной модели рекультивации почв, максимально приближенной к реальным условиям, основные выводы из которой могут быть полезны при принятии мер по очистке почвенного покрова других населенных пунктов или их частей.
В результате проделанной работы получено следующее:
1. Почвенный покров города Кронштадта относится к умеренно опасной категории загрязнения тяжелыми металлами, однако в пределах населенного пункта как содержание конкретных элементов, так и суммарное загрязнение почв значительно варьирует. При анализе предыдущих работ, выполненных на территории города, отмечен схожий характер распределения компонентов загрязнения почвенного покрова. Ведущую роль играют Zn, Pb и Cu, помимо этих элементов не соответствуют выбранным нами критериям подвижные формы Cd, Cr и Mo. При этом изменение окислительно-восстановительной обстановки (рост pH и снижение Eh) приводит к уменьшению подвижности в почвенном покрове Zn и Cd, и, в то же самое время, повышению активности Cu и Mo. Меньше всего изменение окислительно-восстановительных условий влияет на подвижностьCr и Pb.
2. В результате кластерного анализа большинство точек были выделены в группу IV, которая может выступать в качестве фоновой характеристики территории – здесь отмечены сравнительно низкие концентрации валовых и подвижных форм тяжелых металлов. Остальные кластеры, вероятно, в большей степени зависят от предполагаемых основных и локальных источников поллютантов и относятся к загрязненным валовыми и подвижными формами тяжелых металлов.
3. Для города Кронштадта требуются меры по предотвращению негативных последствий загрязнения почвенного покрова тяжелыми металлами и недопущению его дальнейшего роста. Для этого, в соответствии с полученными данными о загрязнении почв, разработано эколого-экономическое обоснование наиболее эффективного применения механических, физико-химических и биологических методов очистки в пределах населенного пункта.
Дальнейшая работа для города Кронштадта должна быть направлена на уточнение границ между группами, характеризующими тот или иной уровень загрязнения тяжелыми металлами, а также проведение экспериментов по использованию представленных методов очистки почвогрунтов в реальных условиях.
Рассмотренный опыт и разработанная модель рекультивации почвенного покрова могут служить примером для подобных работ по оценке загрязненности почв в городских условиях и решению эколого-экономических вопросов их ремедиации.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
