Помощь студентам в учебе
Эколого-гидролитогеохимическая характеристика бассейна реки Кисловка (Томский район)
|
Введение 15
1. Обзор литературных источников, связанных с изучением донных отложений 17
1.1 Тяжелые металлы в донных отложениях 17
1.2 Исследования ртути в донных осадках 21
1.3 Загрязнение донных отложений нефтью 25
2. Характеристика Томского района 29
2.1 Административно-географическое описание Томского района 29
2.2 Геологическая изученность района 30
2.3 Минерально-сырьевые ресурсы Томского района 33
2.4 Климатическая характеристика Томского района 34
2.5 Поверхностные и подземные воды 35
2.6 Почвенная характеристика 36
2.7 Флора и фауна Томского района 38
3. Методика исследований донных отложений 40
3.1 Отбор проб и пробоподготовка 40
3.2 Аналитические методы определения химических элементов в донных
осадках 42
3.2.1 Определение ртути атомно-абсорбционным методом 42
3.2.2 Определение минерального состава с помощью рентгеновской
дифрактометрии 44
3.2.3 Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 45
3.2.4 Инструментальный нейтронно-активационный анализ 47
4. Минеральный состав донных отложений реки Кисловка 48
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность ресурсосбережение 81
6.1. Предпроектный анализ 81
6.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования 81
6.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 83
6.1.3. SWOT-анализ 84
6.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации 86
6.1.5. Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 89
6.2. Инициация проекта 89
6.2.1. Цели и результаты проекта 90
6.2.2. Организационная структура проекта 91
6.2.3. Ограничения и допущения проекта 92
6.3. Планирование управления научно-техническим проектом 93
6.3.1. Иерархическая структура работ проекта 93
6.3.2. План проекта 94
6.3.3. Бюджет научного исследования 96
6.3.4. Организационная структура проекта 102
6.3.5. План управления коммуникациями проекта 103
6.3.6. Реестр рисков проекта 103
6.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 104
6.4.1. Оценка абсолютной эффективности исследования 104
6.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 109
7. Социальная ответственность 112
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 113
7.2 Производственная безопасность 115
7.2.1 Анализ вредных производственных факторов и мероприятий по их
устранению 116
7.2.2 Анализ опасных производственных факторов и мероприятий по их
устранению 122
7.3 Экологическая безопасность 124
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 124
Заключение 127
Список литературы 129
Приложение А 137
1. Обзор литературных источников, связанных с изучением донных отложений 17
1.1 Тяжелые металлы в донных отложениях 17
1.2 Исследования ртути в донных осадках 21
1.3 Загрязнение донных отложений нефтью 25
2. Характеристика Томского района 29
2.1 Административно-географическое описание Томского района 29
2.2 Геологическая изученность района 30
2.3 Минерально-сырьевые ресурсы Томского района 33
2.4 Климатическая характеристика Томского района 34
2.5 Поверхностные и подземные воды 35
2.6 Почвенная характеристика 36
2.7 Флора и фауна Томского района 38
3. Методика исследований донных отложений 40
3.1 Отбор проб и пробоподготовка 40
3.2 Аналитические методы определения химических элементов в донных
осадках 42
3.2.1 Определение ртути атомно-абсорбционным методом 42
3.2.2 Определение минерального состава с помощью рентгеновской
дифрактометрии 44
3.2.3 Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) 45
3.2.4 Инструментальный нейтронно-активационный анализ 47
4. Минеральный состав донных отложений реки Кисловка 48
6. Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность ресурсосбережение 81
6.1. Предпроектный анализ 81
6.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования 81
6.1.2. Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения 83
6.1.3. SWOT-анализ 84
6.1.4. Оценка готовности проекта к коммерциализации 86
6.1.5. Методы коммерциализации результатов научно-технического
исследования 89
6.2. Инициация проекта 89
6.2.1. Цели и результаты проекта 90
6.2.2. Организационная структура проекта 91
6.2.3. Ограничения и допущения проекта 92
6.3. Планирование управления научно-техническим проектом 93
6.3.1. Иерархическая структура работ проекта 93
6.3.2. План проекта 94
6.3.3. Бюджет научного исследования 96
6.3.4. Организационная структура проекта 102
6.3.5. План управления коммуникациями проекта 103
6.3.6. Реестр рисков проекта 103
6.4. Определение ресурсной (ресурсосберегающей), финансовой, бюджетной,
социальной и экономической эффективности исследования 104
6.4.1. Оценка абсолютной эффективности исследования 104
6.4.2 Оценка сравнительной эффективности исследования 109
7. Социальная ответственность 112
7.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ... 113
7.2 Производственная безопасность 115
7.2.1 Анализ вредных производственных факторов и мероприятий по их
устранению 116
7.2.2 Анализ опасных производственных факторов и мероприятий по их
устранению 122
7.3 Экологическая безопасность 124
7.4 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 124
Заключение 127
Список литературы 129
Приложение А 137
Донные отложения - это многокомпонентные природные объекты, включающие в себя минеральные вещества и твердые частицы, которые оседают на дно водного объекта, и образуются в результате различных внутриводоёмных процессов, таких как физико-химические и биохимические, в которых учувствуют вещества естественного и техногенного происхождения [1].
Донные осадки представляют собой уникальную запись процессов, происходящих во всем водном объекте. Изменения минерального состава осадков и содержания в них макро- и микроэлементов являются важными параметрами, характеризующими процессы, происходящие в реках и различных водоемах. Химический состав отложений в основном зависит от типа отложившегося материала, процессов выветривания, диагенеза и геохимии отдельных элементов.
Геохимический состав донных отложений отражает современное состояние окружающей среды. Знание общего содержания элементов дает важную информацию о геохимических свойствах осадка.
Предметом изучения данной диссертационной работы являются донные осадки бассейна реки Кисловка, отобранные вблизи деревни Кисловка, микрорайона Северный парк, поселка Нижний склад, села Дзержинского и села Тимирязевского. Также предметом изучения является элементный состав донных осадков.
Пробы отбирались автором и научным руководителем Ивановым А.Ю. Количество проб - 22 шт.
Цель данной работы состоит в определении эколого-геохимических особенностей накопления и распределения химических элементов в донных осадках бассейна реки Кисловка, а также в сравнении полученных данных со средними содержаниями элементов в донных осадках других водных объектов Томской области, и с данными по осадочным породам.
Задачи:
- Поиск и анализ зарубежных и отечественных литературных источников, связанных с изучением донных осадков.
- Отбор и подготовка проб донных отложений к аналитическим исследованиям.
- Анализ минерального состава донных осадков бассейна реки Кисловка.
- Оценка содержаний химических элементов в донных отложениях р. Кисловка и сравнение полученных результатов с данными исследований озер и рек Томской области прошлых лет, а также же с данными по осадочным породам.
- Анализ латерального и вертикального распределения химических элементов в донных отложениях бассейна р. Кисловка.
- Проведение статистического анализа при помощи программного обеспечения “STATISTICA 12” на основании полученных данных инструментальным нейтронно-активационным анализом (ИНАА). Актуальность данной магистерской диссертации состоит в том, что р.
Кисловка расположена на территории высокой техногенной нагрузки, на территории исследований находятся многочисленные сельскохозяйственные угодья, проходит трасса Томск-Новосибирск, а также идет стройка крупного микрорайона. Также бассейн реки Кисловка является малоизученным в плане геохимических исследований донных отложений.
Донные осадки представляют собой уникальную запись процессов, происходящих во всем водном объекте. Изменения минерального состава осадков и содержания в них макро- и микроэлементов являются важными параметрами, характеризующими процессы, происходящие в реках и различных водоемах. Химический состав отложений в основном зависит от типа отложившегося материала, процессов выветривания, диагенеза и геохимии отдельных элементов.
Геохимический состав донных отложений отражает современное состояние окружающей среды. Знание общего содержания элементов дает важную информацию о геохимических свойствах осадка.
Предметом изучения данной диссертационной работы являются донные осадки бассейна реки Кисловка, отобранные вблизи деревни Кисловка, микрорайона Северный парк, поселка Нижний склад, села Дзержинского и села Тимирязевского. Также предметом изучения является элементный состав донных осадков.
Пробы отбирались автором и научным руководителем Ивановым А.Ю. Количество проб - 22 шт.
Цель данной работы состоит в определении эколого-геохимических особенностей накопления и распределения химических элементов в донных осадках бассейна реки Кисловка, а также в сравнении полученных данных со средними содержаниями элементов в донных осадках других водных объектов Томской области, и с данными по осадочным породам.
Задачи:
- Поиск и анализ зарубежных и отечественных литературных источников, связанных с изучением донных осадков.
- Отбор и подготовка проб донных отложений к аналитическим исследованиям.
- Анализ минерального состава донных осадков бассейна реки Кисловка.
- Оценка содержаний химических элементов в донных отложениях р. Кисловка и сравнение полученных результатов с данными исследований озер и рек Томской области прошлых лет, а также же с данными по осадочным породам.
- Анализ латерального и вертикального распределения химических элементов в донных отложениях бассейна р. Кисловка.
- Проведение статистического анализа при помощи программного обеспечения “STATISTICA 12” на основании полученных данных инструментальным нейтронно-активационным анализом (ИНАА). Актуальность данной магистерской диссертации состоит в том, что р.
Кисловка расположена на территории высокой техногенной нагрузки, на территории исследований находятся многочисленные сельскохозяйственные угодья, проходит трасса Томск-Новосибирск, а также идет стройка крупного микрорайона. Также бассейн реки Кисловка является малоизученным в плане геохимических исследований донных отложений.
В ходе выполнения данной научно-исследовательской работы были проведены:
1) Рентгеновская дифрактометрия, результаты которой показали, что минеральные фазы, содержащиеся в образцах, преимущественно состоят из кварца, альбита и мусковита;
2) Сравнительный анализ концентрации химических элементов в донных отложениях реки Кисловка, который показал, что следующие элементы имеют повышенные концентрации: Fe (железо), As (мышьяк), Sr (стронций), Ba (барий) и Hg (ртуть). Особенно выделяются такие элементы как Ba, Fe и As, поскольку их концентрация в донных отложениях реки Кисловка превышает кларк по осадочным породам более чем в два раза;
3) Статистический анализ, который включал в себя:
- Расчет коэффициента вариации, который показал, что из всего количества исследуемых химических элементов только Ca (кальций), Cr (хром) и Sb (сурьма) имеют однородную выборку;
- Тест Колмогорова-Смирнова, с помощью которого удалось выявить, что распределение концентрации большинства химических элементов в донных отложениях не соответствует нормальному закону распределения, кроме Rb (рубидий), у которого был обнаружен нормальный закон распределения;
- Корреляционный ранговый анализ Спирмена, с помощью которого были построены графы ассоциаций элементов и отмечены особо выделившиеся элементы: Ca имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ba, Sr, Fe и Hg; Cs, Tb, Sc имеют положительные связи со всеми элементами за исключением Ca, Ba, Hg, Fe и Sr; Fe имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ca, Ba, Hg и Sr; Ta имеет положительные связи со всеми элементами кроме Ba, Sr и Fe; Co, Na, La и Eu - имеют положительные связи со всеми элементами за исключением Ca, Ba, Sr и Fe; Hg имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ca, Ba, Sr и Fe;
- Построение графиков парной корреляционной связи для наиболее значимых корреляционных связей (между РЗЭ). С помощью которых удалось выявить зависимость увеличения концентрации одного элемента, при увеличении концентрации другого;
- Кластерный анализ, который показал, что наиболее сильная связь наблюдается между элементами Br и As, Fe и Ba, Zn и Cr, Ta и Nd, Na и Hf, Co и Cs, La и Ce, Eu и Sm;
- Факторный дисперсионный анализ, который показал, что большинство элементов находятся под влиянием фактора 1, а Zn, Cr, Au и Hg попадают под влияние фактора 2;
4) Анализ латерального распределения элементов, с помощью которого были отмечены повышенные концентрации для большинства элементов: Sm, Yb, Ce, La, Th, Lu, Sb, Eu, Hf, Sc в п. Нижний склад и мкр. Северный парк; As в мкр. Северный парк; Ba, Sr, Hg, Ca и Fe в с. Дзержинское; Na в п. Нижний склад, с. Тимирязевское, мкр. Северный парк и д. Кисловка; Zn, Tb, Ta, Nd, Br и Cr в п. Нижний склад;
Геохимический ряд ассоциаций элементов, с помощью которого были выявлены элементы с наиболее контрастным выделением среди других элементов: As, Ba, Fe и Hg.
5) Изучение вертикального распределения элементов, которое являлось заключающим этапом работы. Таким образом, у Fe, Sr и Ba отмечается характер устойчивого снижения концентрации, начиная с глубины 15 см; концентрация As и Hg увеличивается снизу-вверх; Ca, Cr и Ce в фоновой точке отбора имеют природный характер накопления, а в точке отбора сброса водозабора слабо и резко дифференцированный характер поступления элементов.
1) Рентгеновская дифрактометрия, результаты которой показали, что минеральные фазы, содержащиеся в образцах, преимущественно состоят из кварца, альбита и мусковита;
2) Сравнительный анализ концентрации химических элементов в донных отложениях реки Кисловка, который показал, что следующие элементы имеют повышенные концентрации: Fe (железо), As (мышьяк), Sr (стронций), Ba (барий) и Hg (ртуть). Особенно выделяются такие элементы как Ba, Fe и As, поскольку их концентрация в донных отложениях реки Кисловка превышает кларк по осадочным породам более чем в два раза;
3) Статистический анализ, который включал в себя:
- Расчет коэффициента вариации, который показал, что из всего количества исследуемых химических элементов только Ca (кальций), Cr (хром) и Sb (сурьма) имеют однородную выборку;
- Тест Колмогорова-Смирнова, с помощью которого удалось выявить, что распределение концентрации большинства химических элементов в донных отложениях не соответствует нормальному закону распределения, кроме Rb (рубидий), у которого был обнаружен нормальный закон распределения;
- Корреляционный ранговый анализ Спирмена, с помощью которого были построены графы ассоциаций элементов и отмечены особо выделившиеся элементы: Ca имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ba, Sr, Fe и Hg; Cs, Tb, Sc имеют положительные связи со всеми элементами за исключением Ca, Ba, Hg, Fe и Sr; Fe имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ca, Ba, Hg и Sr; Ta имеет положительные связи со всеми элементами кроме Ba, Sr и Fe; Co, Na, La и Eu - имеют положительные связи со всеми элементами за исключением Ca, Ba, Sr и Fe; Hg имеет отрицательные связи со всеми элементами кроме Ca, Ba, Sr и Fe;
- Построение графиков парной корреляционной связи для наиболее значимых корреляционных связей (между РЗЭ). С помощью которых удалось выявить зависимость увеличения концентрации одного элемента, при увеличении концентрации другого;
- Кластерный анализ, который показал, что наиболее сильная связь наблюдается между элементами Br и As, Fe и Ba, Zn и Cr, Ta и Nd, Na и Hf, Co и Cs, La и Ce, Eu и Sm;
- Факторный дисперсионный анализ, который показал, что большинство элементов находятся под влиянием фактора 1, а Zn, Cr, Au и Hg попадают под влияние фактора 2;
4) Анализ латерального распределения элементов, с помощью которого были отмечены повышенные концентрации для большинства элементов: Sm, Yb, Ce, La, Th, Lu, Sb, Eu, Hf, Sc в п. Нижний склад и мкр. Северный парк; As в мкр. Северный парк; Ba, Sr, Hg, Ca и Fe в с. Дзержинское; Na в п. Нижний склад, с. Тимирязевское, мкр. Северный парк и д. Кисловка; Zn, Tb, Ta, Nd, Br и Cr в п. Нижний склад;
Геохимический ряд ассоциаций элементов, с помощью которого были выявлены элементы с наиболее контрастным выделением среди других элементов: As, Ba, Fe и Hg.
5) Изучение вертикального распределения элементов, которое являлось заключающим этапом работы. Таким образом, у Fe, Sr и Ba отмечается характер устойчивого снижения концентрации, начиная с глубины 15 см; концентрация As и Hg увеличивается снизу-вверх; Ca, Cr и Ce в фоновой точке отбора имеют природный характер накопления, а в точке отбора сброса водозабора слабо и резко дифференцированный характер поступления элементов.