Помощь студентам в учебе
Оценка содержания тяжелых металлов в почвах в зоне воздействия КрАЗа
|
Введение 3
1. Характеристика исследуемых тяжелых металлов и алюминия 6
1.1 Кобальт 6
1.2 Свинец 7
1.3 Цинк 8
1.4 Кадмий 9
1.5 Медь 9
1.6 Никель 10
1.7 Алюминий 10
2. Источники поступления, вредное воздействие и способы детоксикации почв 13
2.1 Источники поступления ТМ в почвы 13
2.2 Способы детоксикации почв 14
2.3 Вредное воздействие ТМ на человека 14
3. Объект и методы исследования 20
3.1 Объект исследования: ближняя зона воздействия КрАЗ 20
3.2 Методы исследования 21
4. Результаты и обсуждение 23
4.1. Характеристика пробных площадей 23
4.2. Физико-химические свойства исследуемых почв 27
4.3. Содержание и распределение металлов в почвах 30
4.4. Экологическая оценка почв по содержанию металлов 32
Заключение 40
Список использованных источников
1. Характеристика исследуемых тяжелых металлов и алюминия 6
1.1 Кобальт 6
1.2 Свинец 7
1.3 Цинк 8
1.4 Кадмий 9
1.5 Медь 9
1.6 Никель 10
1.7 Алюминий 10
2. Источники поступления, вредное воздействие и способы детоксикации почв 13
2.1 Источники поступления ТМ в почвы 13
2.2 Способы детоксикации почв 14
2.3 Вредное воздействие ТМ на человека 14
3. Объект и методы исследования 20
3.1 Объект исследования: ближняя зона воздействия КрАЗ 20
3.2 Методы исследования 21
4. Результаты и обсуждение 23
4.1. Характеристика пробных площадей 23
4.2. Физико-химические свойства исследуемых почв 27
4.3. Содержание и распределение металлов в почвах 30
4.4. Экологическая оценка почв по содержанию металлов 32
Заключение 40
Список использованных источников
Красноярский край является лидером в России по объемам выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух, его выбросы ежегодно составляют 10-12% суммарных объемов выбросов в России в целом. Наиболее крупными загрязнителями в городе Красноярске являются ОАО «Красноярский алюминиевый завод», ТЭЦ -1,ТЭЦ - 2, ТЭЦ - 3, ОАО «Красэнерго» и другие.
Суммарное выпадение вредных веществ на территорию в 2006 году г. Красноярска составили 994 т/км2. Из общей площади 128,8 тыс. га пригородных районов г. Красноярска накопление тяжелых металлов в почвах сельхозугодий занимают площади: цинка - 34 тыс. га, свинца - 56, меди - 29, кадмия - 26, кобальта - 19 и мышьяка - 5 тыс. га [1].
В результате хозяйственной и промышленной деятельности человека вследствие загрязнения происходит нарушение различных физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве. В настоящее время по степени опасности, темпам и объемам техногенного поступления одно из первых мест среди загрязнителей занимают тяжелые металлы, опережая пестициды, двуокись углерода, серы, промышленные и бытовые отходы. Особую биологическую опасность среди загрязняющих веществ представляет также алюминий [2].
Тяжелые металлы попадают в окружающую среду практически на всех стадиях металлургического производства. Часть теряется при транспортировании руд. Дальнейший выброс происходит непосредственно на производственной стадии (в выбросах присутствуют не только металлы, но и другие вредные вещества). Окружающая среда может быть загрязнена соединениями алюминия в результате их выбросов в атмосферу или в сточные воды в районах расположения алюминиевых, горнорудных, лакокрасочных, бумажных, текстильных и других промышленных предприятий. Опасность рассеянных металлов заключается в их способности аккумулироваться в организмах растений и животных [3,4,5].
Поступающие в почву соединения металлов накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В почвах медленно накапливаются токсичные уровни загрязняющих веществ, но при этом они долго в ней сохраняются, негативно влияя на экологическую обстановку целых регионов. Чрезвычайно важно изучение современного состояния и изменения почв под влиянием антропогенной деятельности, так как она является неотъемлемым звеном биосферы и играет важнейшую роль в жизни общества всей планеты [6,7,8].
Высокие концентрации многих химических элементов и соединений, обусловленные техногенными процессами, обнаружены в настоящее время во всех природных средах: атмосфере, воде, почве, растениях [9]. На основе многочисленных данных, полученных в полевых условиях и лабораторных экспериментах, выявлены тенденции миграции и аккумуляции этих элементов в почвах [10,11].
В г. Красноярск одним из основных источников техногенного поступления тяжелых металлов является Красноярский алюминиевый завод. В зону воздействия этого предприятия входят лесные и нелесные территории. Хорошо изучены проблемы загрязнения почв фтором, как одним из основных загрязняющих веществ при производстве алюминия [12,13,14]. Данные о состоянии почв в районе КрАЗа представлены и в виде научных исследований, и в виде официальных документов контролирующих органов. Так согласно постановлению Главного государственного санитарного врача Красноярского края Куркатова С.В. №14 от 17.04.1989 года «О запрещении использования земель под выращивание сельскохозяйственных культур совхоза «Солонцы» Емельяновского района» в почве на расстоянии до 15 км от территории Красноярского алюминиевого завода в Северном, Северо-Восточном, и на расстоянии до 7 км в Восточном и Юго-Восточном направлениях обнаружены концентрации водорастворимого фтора, превышающие ПДК от 2,5 до 9,2 раз. В выращенных в радиусе до 7 км от завода овощах в результате миграции и
Объектом ранее проведенных исследований были в основном сельскохозяйственные земли и воздействие фтора, как главного загрязнителя, поступающего от алюминиевых заводов [14]. Почвенный покров в промышленных зонах отличается большим разнообразием и мозаичностью [10]. На прилегающих к заводу территориях почвенный покров представлен различными типами естественных и антропогенно-преобразованных почв, которые характеризуются различной устойчивостью к загрязнению. Актуальность данной работы заключается в необходимости проведения оценки состояния почв в зоне воздействия данного предприятия.
Цель данной работы: установить зависимости содержания тяжелых металлов в почвах различных типов в ближней зоне воздействия завода от расстояния и от кислотности почв, как одного из основных свойств почв, определяющих подвижность тяжелых металлов.
Задачи:
1) изучить морфологические свойства почв в ближней зоне воздействия КрАЗ, определить их классификационное положение, определить физико-химические свойства исследуемых почв;
2) определить содержание тяжелых металлов в них, оценить уровень их содержания с помощью экологических коэффициентов;
3) установить зависимость содержания тяжелых металлов от кислотности почв и от расстояния от источника загрязнения.
Суммарное выпадение вредных веществ на территорию в 2006 году г. Красноярска составили 994 т/км2. Из общей площади 128,8 тыс. га пригородных районов г. Красноярска накопление тяжелых металлов в почвах сельхозугодий занимают площади: цинка - 34 тыс. га, свинца - 56, меди - 29, кадмия - 26, кобальта - 19 и мышьяка - 5 тыс. га [1].
В результате хозяйственной и промышленной деятельности человека вследствие загрязнения происходит нарушение различных физических, химических и биологических процессов, протекающих в почве. В настоящее время по степени опасности, темпам и объемам техногенного поступления одно из первых мест среди загрязнителей занимают тяжелые металлы, опережая пестициды, двуокись углерода, серы, промышленные и бытовые отходы. Особую биологическую опасность среди загрязняющих веществ представляет также алюминий [2].
Тяжелые металлы попадают в окружающую среду практически на всех стадиях металлургического производства. Часть теряется при транспортировании руд. Дальнейший выброс происходит непосредственно на производственной стадии (в выбросах присутствуют не только металлы, но и другие вредные вещества). Окружающая среда может быть загрязнена соединениями алюминия в результате их выбросов в атмосферу или в сточные воды в районах расположения алюминиевых, горнорудных, лакокрасочных, бумажных, текстильных и других промышленных предприятий. Опасность рассеянных металлов заключается в их способности аккумулироваться в организмах растений и животных [3,4,5].
Поступающие в почву соединения металлов накапливаются и приводят к постепенному изменению химических и физических свойств почвы, снижают численность живых организмов, ухудшают ее плодородие. В почвах медленно накапливаются токсичные уровни загрязняющих веществ, но при этом они долго в ней сохраняются, негативно влияя на экологическую обстановку целых регионов. Чрезвычайно важно изучение современного состояния и изменения почв под влиянием антропогенной деятельности, так как она является неотъемлемым звеном биосферы и играет важнейшую роль в жизни общества всей планеты [6,7,8].
Высокие концентрации многих химических элементов и соединений, обусловленные техногенными процессами, обнаружены в настоящее время во всех природных средах: атмосфере, воде, почве, растениях [9]. На основе многочисленных данных, полученных в полевых условиях и лабораторных экспериментах, выявлены тенденции миграции и аккумуляции этих элементов в почвах [10,11].
В г. Красноярск одним из основных источников техногенного поступления тяжелых металлов является Красноярский алюминиевый завод. В зону воздействия этого предприятия входят лесные и нелесные территории. Хорошо изучены проблемы загрязнения почв фтором, как одним из основных загрязняющих веществ при производстве алюминия [12,13,14]. Данные о состоянии почв в районе КрАЗа представлены и в виде научных исследований, и в виде официальных документов контролирующих органов. Так согласно постановлению Главного государственного санитарного врача Красноярского края Куркатова С.В. №14 от 17.04.1989 года «О запрещении использования земель под выращивание сельскохозяйственных культур совхоза «Солонцы» Емельяновского района» в почве на расстоянии до 15 км от территории Красноярского алюминиевого завода в Северном, Северо-Восточном, и на расстоянии до 7 км в Восточном и Юго-Восточном направлениях обнаружены концентрации водорастворимого фтора, превышающие ПДК от 2,5 до 9,2 раз. В выращенных в радиусе до 7 км от завода овощах в результате миграции и
Объектом ранее проведенных исследований были в основном сельскохозяйственные земли и воздействие фтора, как главного загрязнителя, поступающего от алюминиевых заводов [14]. Почвенный покров в промышленных зонах отличается большим разнообразием и мозаичностью [10]. На прилегающих к заводу территориях почвенный покров представлен различными типами естественных и антропогенно-преобразованных почв, которые характеризуются различной устойчивостью к загрязнению. Актуальность данной работы заключается в необходимости проведения оценки состояния почв в зоне воздействия данного предприятия.
Цель данной работы: установить зависимости содержания тяжелых металлов в почвах различных типов в ближней зоне воздействия завода от расстояния и от кислотности почв, как одного из основных свойств почв, определяющих подвижность тяжелых металлов.
Задачи:
1) изучить морфологические свойства почв в ближней зоне воздействия КрАЗ, определить их классификационное положение, определить физико-химические свойства исследуемых почв;
2) определить содержание тяжелых металлов в них, оценить уровень их содержания с помощью экологических коэффициентов;
3) установить зависимость содержания тяжелых металлов от кислотности почв и от расстояния от источника загрязнения.
Результаты проведенных исследований содержания тяжелых металлов в конкретных местных условно загрязненных почвах в зоне воздействия Красноярского алюминиевого завода показывают, что:
1. В зоне воздействия КрАЗ сформированы антропогенно- преобразованные и техногенные почвы. Исследуемые почвы можно отнести к отделу химически-преобразованных по классификации почв России 2004 года.
2. Установлено превышение ПДК для Cu и Ni в абраземах и урбиквазиземах; отмечается высокое валовое содержание алюминия в почвах абраземах и урбиквазиземах, которое превышает валовое содержание в фоновых почвах Юксеево в 7 раз. В остальных исследованных почвах, включая фоновые, наблюдается превышение кларка в 2 - 4 раза.
3. На основании оценки по кларку концентрации, коэффициенту техногенного накопления и коэффициенту концентрации наиболее загрязненными являются почвы на удалении до 1500 м от КрАЗа.
4. В ближней зоне воздействия наблюдается уменьшение валовой концентрации по мере удаления от источника загрязнения для Zn и Cd, для других элементов зависимости не установлено.
5. Выявлена высокая корреляция концентрации элементов и кислотности почв в ближней зоне воздействия КрАЗ.
При оценке состояния почв в техногенных экосистемах для повышения объективности экспертной оценки необходимо использовать различные экологические коэффициенты (кларк концентрации, коэффициент техногенного накопления и т.д.), отражающие превышение содержания по сравнению с фоновыми почвами.
1. В зоне воздействия КрАЗ сформированы антропогенно- преобразованные и техногенные почвы. Исследуемые почвы можно отнести к отделу химически-преобразованных по классификации почв России 2004 года.
2. Установлено превышение ПДК для Cu и Ni в абраземах и урбиквазиземах; отмечается высокое валовое содержание алюминия в почвах абраземах и урбиквазиземах, которое превышает валовое содержание в фоновых почвах Юксеево в 7 раз. В остальных исследованных почвах, включая фоновые, наблюдается превышение кларка в 2 - 4 раза.
3. На основании оценки по кларку концентрации, коэффициенту техногенного накопления и коэффициенту концентрации наиболее загрязненными являются почвы на удалении до 1500 м от КрАЗа.
4. В ближней зоне воздействия наблюдается уменьшение валовой концентрации по мере удаления от источника загрязнения для Zn и Cd, для других элементов зависимости не установлено.
5. Выявлена высокая корреляция концентрации элементов и кислотности почв в ближней зоне воздействия КрАЗ.
При оценке состояния почв в техногенных экосистемах для повышения объективности экспертной оценки необходимо использовать различные экологические коэффициенты (кларк концентрации, коэффициент техногенного накопления и т.д.), отражающие превышение содержания по сравнению с фоновыми почвами.