Введение 13
1 Литературный обзор ранее проведенных исследований 18
1.1 Г ородские почвы как объект изучения 18
1.2 Растительность как объект изучения 28
2 Методика и методы исследований 35
2.1 Методика работ. Отбор проб и пробоподготовка 35
2.2 Методы аналитических исследований 40
2.2.1 Атомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной
плазмой 41
2.2.2 Атомно-абсорбционный анализ ртути 42
2.2.3 Инструментальный нейтронно-активационный анализ 44
2.3 Методика обработки данных 4 7
3 Характеристика территории г. Омска 50
3.1 Физико-географическая характеристика 50
3.2 Г еоэкологическая характеристика 56
4 Г еохимические особенности почв и листьев тополя 65
4.1 Геохимические особенности почв 65
4.1.1 Геохимические особенности фоновых почв 65
4.1.2 Геохимические особенности почв г. Омска 67
4.1.3 Геохимические особенности почв районов расположения
промышленных предприятий 91
4.1.4 Особенности распределения ртути в почвах 98
4.2 Г еохимические особенности листьев тополя 102
4.2.1 Биогеохимический фон 103
4.2.2 Геохимические особенности листьев тополя г. Омска 104
4.2.3 Особенности распределения ртути в листьях тополя 126
4.3 Экологическое зонирование г. Омска по данным
литогеохимической и биогеохимической съемки 130
5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение
5.1 Технико-экономическое обоснование работ 138
5.2 Расчет нормативной продолжительности выполнения работ 140
5.3 Нормативная база для расчета сметы на выполняемые работы 146
5.4 Расчет сметной стоимости работ 147
6 Социальная ответственность 153
6.1 Профессиональная социальная безопасность 153
6.1.1 Анализ вредных и опасных факторов, которые могут
возникнуть в лаборатории при проведении исследований 154
6.1.2 Обоснование мероприятий по защите исследователя от 157
действия опасных и вредных факторов
6.2 Экологическая безопасность 158
6.2.1 Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду 158
6.2.2 Анализ влияния процесса исследования на окружающую
среду 159
6.2.3 Обоснование мероприятий по защите окружающей среды 159
6.3 Безопасность в чрезвычайных ситуациях 159
6.3.1 Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований 159
6.3.2 Анализ вероятных ЧС, которые могут возникнуть в
лаборатории при проведении исследований 159
6.3.3 Обоснование мероприятий по предотвращению ЧС и
разработка порядка действий в случае возникновения ЧС 160
6.4 Правовые и организационные вопросы обеспечения
безопасности 161
6.4.1 Специальные правовые нормы трудового законодательства 161
6.4.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей
зоны исследователя 162
Выводы 163
Список публикаций студента 166
Список использованных источников 168
Приложение А
Объектом исследования являются городские почвы и листья тополя на территории г. Омска.
Цель работы - оценка эколого-геохимического состояния территории г. Омска по результатам изучения почв и листьев тополя.
В процессе исследования проводился обзор литературы по теме, отбор проб почв и листьев тополя в районе исследования, лабораторные исследования, анализ и обработка полученных данных.
В результате исследования изучен геохимический состав почв и листьев тополя, выполнено экологическое зонирование территории, сделаны выводы по результатам исследований.
Область применения: использование полученных результатов для постановки более детальных работ по исследованию данной территории, а также практический интерес для специалистов экологов, геоэкологов и смежных направлений.
Экономическая эффективность/значимость: полученные научные результаты могут быть использованы на практике при обосновании более детальных работ на данной территории и разработке рекомендаций по природоохранным мероприятиям.
Введение
Интенсивный процесс урбанизации обусловил ряд экологических проблем, связанных с ухудшением качества городской среды, это отражается на состоянии атмосферного воздуха, поверхностных и подземных вод, почвенного и растительного покровов - главных компонентов экосистемы любого города.
В ходе осуществления производственной деятельности человек неизбежно оказывает воздействие на природную среду, способствуя при этом трансформации всех ее компонентов путём привнесения или возникновения в них новых, обычно не характерных физических, химических или биологических агентов, в результате чего происходит превышение их естественного уровня и возникновение негативных последствий как для здоровья человека, так и для окружающей среды в целом.
Главными источниками загрязнения природной среды являются автотранспорт и промышленные предприятия, деятельность которых сопровождается, прежде всего, образованием отходов производства и осуществлением выбросов и сбросов загрязняющих веществ в окружающую среду.
При этом наиболее интенсивному воздействию подвергается почвенный покров, который является депонирующей средой, несущей в себе долговременную информацию о техногенном воздействии и обладающий способностью накапливать вредные вещества.
Кроме того, почва, представляя собой основу среды обитания растений и вступая в тесные обменные процессы с ними, является источником поступления ряда опасных химических элементов в различные части растений, в том числе и листья. Помимо этого, непосредственно листья растений обладают высоким биоиндикационным потенциалом, поскольку способны поглощать из атмосферного воздуха через устьица большое
количество токсичных компонентов, и тем самым позволяют оценить геохимическую обстановку территории путём их исследования.
Загрязненные городские почвы и растения (листья тополя) ухудшают общую экологическую обстановку города, что также отражается на состоянии здоровья населения.
Для проведения оценки загрязнения городских почв чаще всего учитывают лишь токсичные элементы 1, 2 и 3 классов опасности, указанные в ГОСТ 17.4.1.02-83 [28]. Однако, помимо упомянутых, очень важно оценивать концентрации не только токсичных элементов, но и тех, для которых класс опасности не определен (радиоактивные, редкие, в т.ч. редкоземельные элементы).
Территория города Омска характеризуется высокой степенью техногенной нагрузки, поскольку в непосредственной близости от жилых районов города сосредоточены крупные промышленные узлы, включающие преимущественно экологически опасные производства. Промышленность города представлена предприятиями нефтехимической, топливноэнергетической, машиностроительной и металлообрабатывающей,
строительной, легкой и иными отраслями производства.
При этом одними из существенных предприятий - загрязнителей города в топливно-энергетической отрасли являются ТЭЦ-4, ТЭЦ-5, Кировская районная котельная; среди предприятий нефтеперерабатывающей, химической и нефтехимической промышленности - Омский нефтеперерабатывающий завод, ПАО «Омский каучук», ПАО «Омскшина», ООО «Омский завод технического углерода»; среди предприятий машиностроительной отрасли - ПО «Полёт», ООО «Омский трубный завод «Петал», и другие.
Ранее проведенные исследования на территории города Омска свидетельствуют о наличии повышенных концентраций ряда химических элементов в районах расположения промышленных предприятий. Однако,
при этом проводилось определение спектра химических элементов, ограниченного лишь элементами 1, 2 и 3 класса опасности.
Биогеохимические исследования на территории города Омска не проводились, а имеющаяся информация о геохимических особенностях почв является недостаточно современной и полной, в связи с чем необходимо проведение детального опробования почв и листьев тополя в районах расположения и в зонах влияния крупнейших промышленных предприятий, а также проведение площадной съемки по всей территории города.
Объектом наблюдений и исследований являются городские почвы и листья тополя территории города Омска.
Предмет наблюдения - концентрации различных химических элементов в городских почвах и листьях тополя.
Цель работы: оценка эколого-геохимического состояния территории г. Омска по результатам изучения почв и листьев тополя.
Задачи:
1) провести обзор литературы по ранее проведенным исследованиям;
2) произвести детальное опробование почв и листьев тополя в районах расположения промышленных предприятий и площадное опробование на территории города, а также на фоновой территории, выполнить их пробоподготовку;
3) определить химический состав отобранных проб почв и листьев тополя и выявить их геохимические особенности по сравнению с фоновыми и литературными данными;
4) выполнить экологическое зонирование г. Омска по данным литогеохимической и биогеохимической съемки.
По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
- по результатам анализа для почв территории г. Омска выявлены уровни накопления редких, редкоземельных и радиоактивных элементов. Относительно содержания химических элементов в фоновых пробах, на территории города Омска происходит накопление таких элементов, как Zn, Eu, Cr, Ba, Sb, Sm, Td, Ce, La. Минимальное превышение фонового содержания составляет 1,1 раза для La, максимальное - 2,1 раза для Zn;
- рассчитанный суммарный показатель загрязнения почв редкими, редкоземельными и другими элементами в среднем для территории города Омска составляет 4,7 единиц, что свидетельствует о низкой степени загрязнения;
- по результатам корреляционного анализа в почвах города выделены следующие ассоциации со значимыми коэффициентами: Sm-Ce-Eu-Nd-La-Th, Lu-Sc-Fe-Yb, Cs-Rb, менее значимые связи в ассоциациях Tb-Ba, As-Ca, Cr- Zn. Данные ассоциации являются характерными элементами для нефтеперерабатывающих, металлоплавильных и металлообрабатывающих предприятий, топливно-энергетического комплекса;
- специфика почвенного покрова районов города заключается в повышенных относительно средних значений по городу содержаниях ряда элементов: Советский район - Na, Ca, Fe, Br, Ba, Co, Cr, Sb, As, Rb, Cs, Hf, Sc, Tb, Sm, Eu, La, Ce, Yb, Nd, Th, U. Центральный - Cr, Zn, Sr. Октябрьский - Zn, Sr. Ленинский - Na, Fe, Br, Ba, Co, Cr, As, Zn, Hf, Ta, Sm, Eu, La, Ce, Nd, Th. Кировский - Na, Ca, Fe, Br, Ba, Co, As, Rb, Cs, Sr, Hf, Sc, Yb, Th, U. Во всех административных районах установлены факты превышения ПДК для Cr, As, и Zn, а также Co для Советского, Ленинского и Кировского округов;
- почвы районов расположения всех исследуемых предприятий характеризуются повышенными содержаниями Mg, Na, K, Pb, Zn, Ba, Sr
относительно фоновой территории, а расчет суммарного показателя загрязнения позволил установить в районах расположения ТЭЦ-5, ОАО «Омсктрансмаш» низкую степень загрязнения, в районе расположения ТЭЦ - 3 и ПО «Полёт» среднюю степень загрязнения, а в районе расположения ОАО «Омсктехуглерод» - высокую;
- в почвах около ТЭЦ-3 относительно фонового содержания происходит накопление Cr, Ni, Ba, As, Sr, Fe, Mg, Na, Ca. В районе расположения ТЭЦ-5 в почвах накапливаются Pb, Zn, Ba, Sr, Li, Ti, V, Zr, P. В районах ПО «Полёт» и ОАО «Омсктрансмаш» - Pb, Zn, Cr, Ba, Sr, Na, K, Mn, Mg. В районе расположения ОАО «Омсктехуглерод» - Al, Fe, Ca, Mg, Na, K, Pb, Zn, Co, Ba, Sr, P, Li, Mn, Ti, V, Zr. Кроме того, установлены факты превышения ПДК такими элементами, как As, Co, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn во всех исследуемых районах;
- сравнение содержаний химических элементов в исследуемых почвах с кларковым содержанием в земной коре по Тейлору показало превышение в почвах кларковых содержаний As, Cr, Li, Ni, P, Pb и Zn;
- на территории жилой зоны города содержание ртути в почвах изменяется от 0,004 мг/кг до 0,17 мг/кг, что превышает фоновое содержание от 1,5 до 9 раз, а в среднем по городу выше фонового содержания в 1,7 раза;
- для листьев тополя территории г. Омска выявлены уровни накопления редких, редкоземельных и радиоактивных элементов, так, относительно содержания химических элементов в фоновых пробах, на территории всех районов города Омска происходит накопление таких элементов, как Sb, Sm, Cs, Cr, Ce, La, Sc, Fe, Yb, в отдельных районах Br, Zn, Th, As, Rb; для листьев тополя характерны значимые корреляционные связи между Sc-Th-Fe-Ce-Sm- Hf-Yb-Eu-Lu, менее значимые связи в ассоциациях La-Cr, As-U-Cs, Sr-Ca, Zn- Ba, Rb-Br;
- на территории всех районов города Омска происходит
накопление таких элементов, как Sb, Sm, Cs, Cr, Ce, La, Sc, Fe, Yb, в отдельных
районах Br, Zn, Th, As, Rb. По сравнению с другими городскими
164
территориями, для г. Омска характерным является накопление в листьях тополя Ca, Fe, Co, Sr, Sc и Cr;
- среднее содержание ртути в листьях тополя превышает фоновое в 2 раза, а в точках с наибольшим содержанием ртути в листьях тополя - в 3 раза, кларковое содержание - в 4 раза;
Таким образом, для городских ландшафтов г. Омска приоритетными элементами, накапливающимися как в почвах, так и в листьях тополя являются Sb, Zn, СБ, Sm, Cr, Hg, Eu, Ba, Ce, La.
Кроме того, при проведении эколого-геохимического мониторинга территории повышенное внимание целесообразно уделять таким элементам, как Pb, As, Sr, Mg, Na, Ca, поскольку уровень их накопления в городских почвах изученной территории относительно высокий.
По совокупности трёх интегральных показателей для Советского и Ленинского района установлен высокий уровень экологической опасности, для Центрального, Октябрьского и Кировского - очень высокий уровень экологической опасности, для города в среднем - высокий.
На территории города выделяется три трансгрессивные геохимические аномалии: в промышленной зоне ОНПЗ, в Октябрьском промышленном узле, в Кировском округе.
Данные участки трансгрессивных аномалий можно считать наименее благополучными с экологической точки зрения, им необходимо уделять особое внимание при дальнейших эколого-геохимических исследованиях территории.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
