Помощь студентам в учебе
Почвенно-геохимические катены антропогенных ландшафтов г.Набережные Челны
|
ВВЕДЕНИЕ 6
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Физико-географические особенности городских ландшафтов.
Геохимические барьеры 8
1.2. Подземные и грунтовые воды 13
1.3. Распределение и особенности миграции химических элементов в
компонентах ландшафтов 15
1.3.1. Лесные ландшафты 15
1.3.2. Антропогенные ландшафты 15
1.4. Миграция химических элементов в атмосферных осадках 19
1.4.1. Роль снега в формировании химического состава поверхностных,
грунтовых вод и почвенных разностей 20
1.4.2. Геохимические свойства и основные закономерности миграции
химических элементов в весенних водах временных водотоков по катенам лесных и антропогенных ландшафтов 21
1.5. Аквальные ландшафты 22
1.5.1. Краткая характеристика аквальных ландшафтов 22
1.5.2. Сезонные, суточные и многолетние изменения химического
состава вод 23
1.6. Геобиохимические барьеры в компонентах ландшафтов 23
1.7. Экобиогеохимическая оценка состояния современных ландшафтов.
Факторы и источники загрязнения 26
1.7.1. Основные загрязнители компонентов ландшафтов и
сопредельных сред Автотранспорт, автозаправочные станции (АЗС ) 27
1.7.2. ТЭЦ, промышленные предприятия 28
1.7.3. Урбанизация, индустриализация 28
1.7.4. Стоки 29
1.8. Химический анализ почвы
1.8.1. Содержание органического вещества 29
1.8.2 рН водной вытяжки 30
1.8.3 Тяжелые металлы 31
Выводы по главе 1 40
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 43
2.1 Полевое исследование 43
2.2 Подготовка почв к анализу 45
2.3 Определение влажности почв 45
2.4 Определение гранулометрического состава почв 45
2.5 Определение кислотно-основных свойств 49
2.6 Определение потери при прокаливании 51
2.7 Методика определения гумуса 52
2.8 Извлечение подвижных форм металлов из проб 55
Выводы по главе 2 56
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 57
3.1 Расположение пробных площадей. Отобранные образцы 57
3.2 Основные физико-химические свойства 65
3.3 Латеральное изменение 71
3.4 Содержание тяжелых металлов 73
3.4.1 Радиальная миграция водорастворимых макроэлементов 74
3.4.2 Радиальная миграция растворимых в буферном ацетат -
аммонийном растворе (рН = 4,8) макроэлементов 76
3.4.3. Латеральная миграция по катенам водорастворимых макроэлементов 78
3.4.4 Геохимия водоёмов и водорастворимых соединений почв и
грунтов катен 82
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 85
4.1. Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии 85
4.1.1 Общие положения 85
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 85
4.1.3 Требования безопасности во время работы 86
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 87
4.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 87
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из
стекла 88
4.2.1 Общие положения 88
4.2.2 Требования безопасности перед началом работы 89
4.2.3 Требования безопасности во время работы 89
4.2.4 Требования безопасности по окончании работы 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 95
Перечень условных сокращений 98
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1. Физико-географические особенности городских ландшафтов.
Геохимические барьеры 8
1.2. Подземные и грунтовые воды 13
1.3. Распределение и особенности миграции химических элементов в
компонентах ландшафтов 15
1.3.1. Лесные ландшафты 15
1.3.2. Антропогенные ландшафты 15
1.4. Миграция химических элементов в атмосферных осадках 19
1.4.1. Роль снега в формировании химического состава поверхностных,
грунтовых вод и почвенных разностей 20
1.4.2. Геохимические свойства и основные закономерности миграции
химических элементов в весенних водах временных водотоков по катенам лесных и антропогенных ландшафтов 21
1.5. Аквальные ландшафты 22
1.5.1. Краткая характеристика аквальных ландшафтов 22
1.5.2. Сезонные, суточные и многолетние изменения химического
состава вод 23
1.6. Геобиохимические барьеры в компонентах ландшафтов 23
1.7. Экобиогеохимическая оценка состояния современных ландшафтов.
Факторы и источники загрязнения 26
1.7.1. Основные загрязнители компонентов ландшафтов и
сопредельных сред Автотранспорт, автозаправочные станции (АЗС ) 27
1.7.2. ТЭЦ, промышленные предприятия 28
1.7.3. Урбанизация, индустриализация 28
1.7.4. Стоки 29
1.8. Химический анализ почвы
1.8.1. Содержание органического вещества 29
1.8.2 рН водной вытяжки 30
1.8.3 Тяжелые металлы 31
Выводы по главе 1 40
2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 43
2.1 Полевое исследование 43
2.2 Подготовка почв к анализу 45
2.3 Определение влажности почв 45
2.4 Определение гранулометрического состава почв 45
2.5 Определение кислотно-основных свойств 49
2.6 Определение потери при прокаливании 51
2.7 Методика определения гумуса 52
2.8 Извлечение подвижных форм металлов из проб 55
Выводы по главе 2 56
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЯ 57
3.1 Расположение пробных площадей. Отобранные образцы 57
3.2 Основные физико-химические свойства 65
3.3 Латеральное изменение 71
3.4 Содержание тяжелых металлов 73
3.4.1 Радиальная миграция водорастворимых макроэлементов 74
3.4.2 Радиальная миграция растворимых в буферном ацетат -
аммонийном растворе (рН = 4,8) макроэлементов 76
3.4.3. Латеральная миграция по катенам водорастворимых макроэлементов 78
3.4.4 Геохимия водоёмов и водорастворимых соединений почв и
грунтов катен 82
4. ОХРАНА ТРУДА И ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ 85
4.1. Охрана труда при работе в учебных лабораториях кафедры химии и экологии 85
4.1.1 Общие положения 85
4.1.2 Требования безопасности перед началом работы 85
4.1.3 Требования безопасности во время работы 86
4.1.4 Требования безопасности по окончании работы 87
4.1.5 Действия персонала при несчастных случаях и пожаре 87
4.2 Охрана труда при работе с химической посудой и приборами из
стекла 88
4.2.1 Общие положения 88
4.2.2 Требования безопасности перед началом работы 89
4.2.3 Требования безопасности во время работы 89
4.2.4 Требования безопасности по окончании работы 90
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 92
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 95
Перечень условных сокращений 98
Актуальность темы: В современном мире экологические проблемы по своей общественной значимости вышли на одно из первых мест, т. к. в числе причин, влияющих на продолжительность жизни и состояние здоровья населения, экологическая составляющая становится все более заметной и значимой.
Создание вокруг себя искусственной среды обитания - города, органически вписывающегося в естественную окружающую обстановку, сопряжено с очень большими объективными трудностями. Результаты градостроительной деятельности свидетельствуют, что она неизбежно сопровождается интенсивным, часто разрушительным воздействием на природную среду, в которую вписывается город. Сложившиеся в течение тысячелетий естественные ландшафты частично сильно трансформируются, частично полностью разрушаются. Преобразуется рельеф и гидрографическая сеть. Создаются новые (урбанизированные) типы ландшафтов, формирование которых принципиально отличается от естественных.
Почва, являясь фундаментом трансформированных и вновь создающихся ландшафтов, осуществляет связь между «живым» и «неживым» их компонентами, обеспечивает необходимые условия для существования жизни. В городской среде они играют роль базисной составляющей: в них происходит биохимическое преобразование создаваемого насыпного слоя, обеспечивая разнообразные экологические функции. Основной из них является средообразующая, благодаря которой она служат банком для семян растений, жизненным пространством для многочисленных видов живых организмов. От почв зависит динамика тепла и влаги в приземных слоях воздуха города. Почвы города являются основной частью городской экосистемы и влияют на ее санитарно-гигиеническую обстановку. В связи с этим возникает необходимость изучения городских почв, как одного из этапов решения задач природоохранной деятельности.
Научная новизна работы заключается в том, что для города Набережные Челны впервые проведена геохимическая оценка почв по геохимический сопряженным элементам ландшафта в условиях техногенного воздействия. В решении экологических проблем г.Набережные Челны , как и многих других городов Российской Федерации, отмечается односторонность теоретических и практических подходов к природоохранной проблеме в целом. В большинстве своем, исследования, посвященные этой проблеме, оставляют в стороне вопросы изучения и сохранения почвенного покрова. Проектирование новых жилых зон, а также их озеленение ведется без учета эколого-геохимических особенностей почв - это приводит к частичной или полной трансформации почвенного покрова и к деградации фитоценозов. Таким образом, изучение экологического состояния почвенного покрова города представляет не только определенный теоретический интерес, но и насущную практическую задачу, предназначенную для оздоровления общей экологической обстановки урбанизированных территорий.
Цель работы: дать литоэкологическую характеристику антропогенным и техногенным геохимически сопряженным элементам ландшафтов (катен) городской территории.
Достижение этой цели требовало решения следующих более частных задач:
1) выбор катен ландшафтов в местах сильных нарушений городских земель и в условиях рекреационного и техногенного влияния;
2) отбор образцов на автономных и подчиненных элементах геоморфологических профилей;
3) анализ основных свойств почв, влияющих на почвообразование в пределах выделенных катен;
4) анализ параметров свойств почв по градиенту их латерального и радиального изменения в ландшафтах;
5) формулирование рекомендаций по итогам оценки геохимической обстановки на геоморфологических профилях.
Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы при оценке антропогенного нарушения почвенного покрова, загрязнения техногенным материалом и прогноза последствий геохимического потока веществ с поверхностными и внутрипочвенными водами.
Создание вокруг себя искусственной среды обитания - города, органически вписывающегося в естественную окружающую обстановку, сопряжено с очень большими объективными трудностями. Результаты градостроительной деятельности свидетельствуют, что она неизбежно сопровождается интенсивным, часто разрушительным воздействием на природную среду, в которую вписывается город. Сложившиеся в течение тысячелетий естественные ландшафты частично сильно трансформируются, частично полностью разрушаются. Преобразуется рельеф и гидрографическая сеть. Создаются новые (урбанизированные) типы ландшафтов, формирование которых принципиально отличается от естественных.
Почва, являясь фундаментом трансформированных и вновь создающихся ландшафтов, осуществляет связь между «живым» и «неживым» их компонентами, обеспечивает необходимые условия для существования жизни. В городской среде они играют роль базисной составляющей: в них происходит биохимическое преобразование создаваемого насыпного слоя, обеспечивая разнообразные экологические функции. Основной из них является средообразующая, благодаря которой она служат банком для семян растений, жизненным пространством для многочисленных видов живых организмов. От почв зависит динамика тепла и влаги в приземных слоях воздуха города. Почвы города являются основной частью городской экосистемы и влияют на ее санитарно-гигиеническую обстановку. В связи с этим возникает необходимость изучения городских почв, как одного из этапов решения задач природоохранной деятельности.
Научная новизна работы заключается в том, что для города Набережные Челны впервые проведена геохимическая оценка почв по геохимический сопряженным элементам ландшафта в условиях техногенного воздействия. В решении экологических проблем г.Набережные Челны , как и многих других городов Российской Федерации, отмечается односторонность теоретических и практических подходов к природоохранной проблеме в целом. В большинстве своем, исследования, посвященные этой проблеме, оставляют в стороне вопросы изучения и сохранения почвенного покрова. Проектирование новых жилых зон, а также их озеленение ведется без учета эколого-геохимических особенностей почв - это приводит к частичной или полной трансформации почвенного покрова и к деградации фитоценозов. Таким образом, изучение экологического состояния почвенного покрова города представляет не только определенный теоретический интерес, но и насущную практическую задачу, предназначенную для оздоровления общей экологической обстановки урбанизированных территорий.
Цель работы: дать литоэкологическую характеристику антропогенным и техногенным геохимически сопряженным элементам ландшафтов (катен) городской территории.
Достижение этой цели требовало решения следующих более частных задач:
1) выбор катен ландшафтов в местах сильных нарушений городских земель и в условиях рекреационного и техногенного влияния;
2) отбор образцов на автономных и подчиненных элементах геоморфологических профилей;
3) анализ основных свойств почв, влияющих на почвообразование в пределах выделенных катен;
4) анализ параметров свойств почв по градиенту их латерального и радиального изменения в ландшафтах;
5) формулирование рекомендаций по итогам оценки геохимической обстановки на геоморфологических профилях.
Практическая значимость: результаты работы могут быть использованы при оценке антропогенного нарушения почвенного покрова, загрязнения техногенным материалом и прогноза последствий геохимического потока веществ с поверхностными и внутрипочвенными водами.
Составной частью научно-практических исследований в области техносферной безопасности является изучение городских ландшафтов, подвергающихся антропогенному и техногенному влиянию. В результате нарушаются грунты и почвенный покров, влияющих на геохимический поток веществ, эволюционно сложившийся в определённой природной обстановке.
Проведенные полевые и лабораторные анализы выявили различие почвенно-геохимических характеристик как в условиях рекреационного влияния в парке Прибрежный на территории заброшенных карьеров, на которых проводятся как строительство жилого комплекса «Озерный» в районе III и IV катен и I водоёма, так и рекультивация в районе V катены и с водоёмом на дне котлована.
Были выявлены в результате анализов ряд геохимических барьеров: биогеохимический в пределах погребенных гумусовых горизонтов, кислотно-щелочной - вглубь почвенных профилей и окислительно-восстановительный - в горизонтах смены водного режима и относительной аккумуляции элементов.
Изучив содержание водорастворимых веществ на всех катенах, пришли к выводу, что часть из них зависит от кислотно-щелочной обстановки, на примере макроэлементов составляющих основу почвообразовательных процессов. Подвижные формы тяжелых металлов не показали превышение ПДК, но анализ воды водоёмах по отдельным элементам, тем не менее, выявил превышение санитарно-токсикологических норм на озере Лесное по железу в 30 раз, по марганцу в 4 раза по барию в 2 раза. В водоеме, вокруг которого ведется строительство ЖК «Озерный) превышение составляет по железу более, чем в 100 раз, марганцу - в 22 раза, барию - почти в 30 раз, по стронцию в 7 раз. В водоёме на дне рекультивируемого карьера превышение нормативов обнаружено у железа, стронция (в 1,5 раза), ванадия - в 2 раза.
В отсутствии превышения нормативов как по радиальной, так и по латеральной миграции элементов, можно сделать вывод, в силу того, что водоёмы непроточные, что способствует постепенной аккумуляция загрязняющих веществ. Неучтенным также остаётся фактор глубокого промачивания техногенных грунтов за пределами исследованных мощностей и выноса веществ в водоёмы.
Таким образом, результаты работы могут быть использованы при оценке антропогенного нарушения почвенного покрова, загрязнения техногенным материалом и прогноза последствий геохимического потока веществ с поверхностными и внутрипочвенными водами.
Проведенные полевые и лабораторные анализы выявили различие почвенно-геохимических характеристик как в условиях рекреационного влияния в парке Прибрежный на территории заброшенных карьеров, на которых проводятся как строительство жилого комплекса «Озерный» в районе III и IV катен и I водоёма, так и рекультивация в районе V катены и с водоёмом на дне котлована.
Были выявлены в результате анализов ряд геохимических барьеров: биогеохимический в пределах погребенных гумусовых горизонтов, кислотно-щелочной - вглубь почвенных профилей и окислительно-восстановительный - в горизонтах смены водного режима и относительной аккумуляции элементов.
Изучив содержание водорастворимых веществ на всех катенах, пришли к выводу, что часть из них зависит от кислотно-щелочной обстановки, на примере макроэлементов составляющих основу почвообразовательных процессов. Подвижные формы тяжелых металлов не показали превышение ПДК, но анализ воды водоёмах по отдельным элементам, тем не менее, выявил превышение санитарно-токсикологических норм на озере Лесное по железу в 30 раз, по марганцу в 4 раза по барию в 2 раза. В водоеме, вокруг которого ведется строительство ЖК «Озерный) превышение составляет по железу более, чем в 100 раз, марганцу - в 22 раза, барию - почти в 30 раз, по стронцию в 7 раз. В водоёме на дне рекультивируемого карьера превышение нормативов обнаружено у железа, стронция (в 1,5 раза), ванадия - в 2 раза.
В отсутствии превышения нормативов как по радиальной, так и по латеральной миграции элементов, можно сделать вывод, в силу того, что водоёмы непроточные, что способствует постепенной аккумуляция загрязняющих веществ. Неучтенным также остаётся фактор глубокого промачивания техногенных грунтов за пределами исследованных мощностей и выноса веществ в водоёмы.
Таким образом, результаты работы могут быть использованы при оценке антропогенного нарушения почвенного покрова, загрязнения техногенным материалом и прогноза последствий геохимического потока веществ с поверхностными и внутрипочвенными водами.