Тема: Ртуть в атмосферных осадках г. Барнаула: сезонная и межгодовая вариабельность концентраций и потоков
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
1 Ртуть как глобальный загрязнитель 10
1.1 Химия ртути 10
1.2 Цикл ртути 12
1.2.1 Глобальный ртутный цикл 13
1.2.2 Региональные и местные ртутные циклы 15
1.3 Источники поступления ртути 16
1.3.1 Природные источники 16
1.3.2 Антропогенные источники 17
1.4 Ртуть в атмосфере 23
1.5 Формы ртути в воздухе 24
1.6 Процессы, происходящие в атмосфере 25
1.6.1 Эмиссия 25
1.6.2 Отложение ртути 29
1.6.3 Повторные выбросы ртути в атмосферу 31
1.7 Мониторинг ртути в воздухе 32
1.7.1 Проект Глобальной системы наблюдения за ртутью (GMOS) 33
1.7.2 Азиатско-Тихоокеанская сеть мониторинга ртути (АРММС) 35
2 Методы и приборы определения ртути 36
2.1 Методические основы определения ртути 36
2.1.2 Метод атомно-флуоресцентной спектрометрии 38
2.2 Анализаторы ртути 38
2.2.1 Используемый в работе анализатор ртути Mercur Duo Plus 39
2.3 Техника безопасности 41
2.3.1 Меры предосторожности при работе с электроприборами 43
2.3.2 Правила безопасной эксплуатации баллонов и сосудов, работающих
под давлением 44
2.3.3 Правила работы с кислотами 46
2.3.4 Работа с ртутью и ее соединениями 47
3 Пробоподготовка и определение ртути в атмосферных осадках 51
3.1 Метод ИЗ ЕРА 1631 е 51
3.1.1 Краткое описание метода 52
3.2 Последовательность стадий при определении ртути в воде 53
3.2.2 Приготовление калибровочных стандартов 55
3.2.3 Подготовка проб атмосферных осадков к анализу 56
3.2.4 Приготовление реактивов 56
3.2.5 Загрязнение и помехи 57
3.3 Результаты анализа атмосферных осадков 60
3.3.1 Средние и средневзвешенные концентрации ртути в атмосферных
осадках г. Барнаула 61
3.3.2 Сезонные и годовые потоки влажного осаждения ртути 63
3.3.3 Аутлеты 67
3.4 Контроль качества 68
Заключение 71
Библиографический список 74
📖 Введение
Цель работы - оценить уровень содержания ртути в атмосферных осадках и потоков ее осаждения из атмосферы, изучить ее сезонную и межгодовую вариабельность.
Объект исследования - атмосферные осадки г. Барнаула.
Предмет исследования - средневзвешенные концентрации Нд и потоки ее влажного осаждения на подстилающую поверхность.
Задачи выпускной квалификационной работы
1. Определить концентрации ртути в атмосферных осадках в различные периоды года, выявить ее сезонные и межгодовые изменения.
2. Провести сравнение средних и средневзвешенных концентраций ртути, а также потоков ее осаждения с данными других исследований.
3. На основе корреляций концентраций ртути с количеством выпавших осадков выявить существование постоянных источников загрязнения ртути в г. Барнаул.
Работа выполнена в рамках госзадания ИВЭП СО РАН по проекту 0383- 2019-0002 «Климатические и экологические изменения и региональные особенности их проявления на территории Сибири по данным палеоархивов и атмосферных осадков», номер госрегистрации АААА-А17-117041210242
Данная работа была выполнена в ХАЦ ИВЭП СО РАН, г. Барнаул. Для изучения экологического состояния г. Барнаула сотрудниками ИВЭП СО РАН проводятся многолетние натурные наблюдения, включающие исследования различных компонентов водных экосистем, в том числе и атмосферных осадков.
Выражаю благодарность за идею работы и участие в ней сотрудникам ХАЦ ИВЭП СО РАН и членам экспедиционной команды за помощь в получении объектов исследования.
Апробация работы и публикации
Основные результаты работы были представлены:
- на VII региональной молодежной конференции «Мой выбор - наука!» секция «Химия окружающей среды» (Барнаул, 2020 г.),
- на VI региональной молодежной конференции «Мой выбор - наука!», секция «Химия окружающей среды» (Барнаул, 2019 г.),
- на V региональной молодежной конференции «Мой выбор - наука!»), секция «Химия окружающей среды» (Барнаул, 2018 г.),
- на XXIII Международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий», секция «Экоаналитика и химический мониторинг окружающей среды» (Новосибирск, 2018 г.).
- на Всероссийской научной конференции «Ртуть и другие тяжелые металлы в окружающей среде» (Череповец,2018 г.),
- на XI Всероссийской научно-практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2018 г.)
- на XII Всероссийской научно-практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2019 г.)
- на XIII Всероссийской научно-практической конференции студентов,
аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2020 г.)
Опубликованные статьи
1. Шоль Л.В., Эйрих С.С. Оценка потоков осаждения ртути по ее содержанию в атмосферных осадках (на основе внутригодового мониторинга индивидуальных событий дождя и снега) // Ртуть и другие тяжелые металлы в экосистемах. Современные методы исследования содержания тяжелых металлов в окружающей среде: Тезисы Всероссийской научной конференции и школы-семинара для молодых ученых, аспирантов и студентов, Череповец, 16-18 мая 2018 г.
2. Шоль Л.В. Мониторингсодержания ртути в атмосферных осадках
для оценки межгодовых и сезонных изменений уровня загрязнения атмосферы в черте промышленного центра ( на примере г. Барнаула) // Материалы 13 Международной экологической студенческой конференции "Экология России и сопредельных территорий". Новосибирск, 26 - 28 октября 2018 г.
3. Шоль Л.В., Эйрих С. С., Ильина Е. Г. Уровни содержания ртути в атмосферных осадках в черте крупного промышленного центра (на примере г. Барнаула) // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности: материалы XI Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, 23-25 мая 2018 года, г. Бийск.
4. Шоль Л.В., Эйрих С. С., Ильина Е. Г. Содержание ртути и ее сезонная динамика в атмосферных осадках г. Барнаула // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности Материалы XII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием. Барнаул. 2019.
5. Шоль Л.В., Эйрих С. С., Ильина Е. Г. Сезонные изменения средневзвешенных концентраций ртути в атмосферных осадках города Барнаула/ / «Труды молодых ученых»: сборник материалов. Барнаул, 2019.
Принята к публикации:
6. Шоль Л.В., Эйрих С. С., Ильина Е. Г., Ртуть в атмосферных осадках г. Барнаула: сезонная и межгодовая вариабельность концентраций и потоков // «Труды молодых ученых»: сборник материалов. Барнаул, 2020.
✅ Заключение
Средние концентрации Hg в атмосферных осадках Барнаула (10,6 нг/л) сопоставимы с результатами Азиатско-Тихоокеанской сети мониторинга ртути (11.3±9.6 нг/л).
Анализ средневзвешенных концентраций ртути в атмосферных осадках, отобранных в различные сезоны показал, что наиболее широкий диапазон концентраций наблюдается у осадков в виде снега (3,7 - 14,6) нг/л, наименьший - у дождя (3,9 - 9,5) нг/л.
Суммарные межгодовые средневзвешенные концентрации меняются в диапазоне (от 6,6 до 13,0 нг/л), Наибольшими концентрациями ртути отличались 2016/17 - 2019 гг., минимальными - 2015/16 г. Среднегодовые концентрации и их доверительные интервалы представлены на графике. Но наиболее объективно уровень ртути и динамику межгодовых изменений отражают средневзвешенные концентрации, учитывающие вклад каждого события.
Сравнительный анализ средневзвешенных концентраций Hg атмосферных осадков г. Барнаула с другими регионами мира показал, что средневзвешенные величины для г. Барнаула и для других урбанизированных территорий мира находятся на близком уровне.
Сравнение сезонных (за 5 лет) потоков осаждения различных периодов и их вкладов в общий поток на подстилающую городскую поверхность показало, что поток ртути в теплый период (1,72 - 3,61 мкг/м2) преобладал над холодным (0,22- 2,49 мкг/м2). В переходные же периоды (дождь+снег) потоки существенно меньше (0,05 - 0,28 мкг/м2) и (0,03 - 0,07 мкг/м2).
Суммарные (годовые) потоки ртути складываются из их сезонных потоков. Годовые потоки осаждения менялись в диапазоне (от 2,3 до 5,1 мкг/м2), средняя величина за 5 лет составила 3,8 мкг/м2, что ниже потоков осаждения для урбанизированных территорий мира: Северная Америка - 9,5 мкг/м2, Европа - 6,8 мкг/м2 Китай - 12,6 мкг/м2, удаленные места Китая 2 - 7,2 мкг/м2. Сравнение средневзвешенных годовых концентраций и потоков демонстрирует сходную динамику.
В холодный период существует высокая положительная корреляция (0,87) с количеством выпавших осадков, что свидетельствует о существовании постоянных источников загрязнения в зимний период, прежде всего сжигание угля, являющегося вторым по величине источником поступления Нд в атмосферу. Так же в переходные периоды наблюдается высокая положительная корреляция для переходных периодов 0,98. В теплый период коэффициент корреляции составляет 0,24, что связано с большим многообразием источников поступления ртути в летний период.
Работа выполнена в рамках госзадания ИВЭП СО РАН по проекту 0383- 2019-0002 «Климатические и экологические изменения и региональные особенности их проявления на территории Сибири по данным палеоархивов и атмосферных осадков», номер госрегистрации АААА-А17-117041210242-1.
Таким образом, по проделанной работе можно сделать следующие выводы.
1. Наиболее широкий диапазон концентраций наблюдается у осадков в виде снега, наименьший - у дождя. Сравнение суммарных межгодовых средневзвешенных концентраций: минимальные концентрации ртути обнаружены в 2015/2016 г., максимальные - в 2018/19 г. Годовые потоки осаждения менялись в диапазоне (от 2,3 до 5,1 мкг/м2), средняя величина за 5 лет составила 3,8 мкг/м2.
2. Средние и средневзвешенные концентрации Нд в атмосферных
осадках Барнаула находятся на близком уровне с другими урбанизированными территориями мира. Годовые потоки осаждения ртути ниже, чем в других регионах.
3. В холодный период существует высокая положительная корреляция (0,87) с количеством выпавших осадков, что свидетельствует о существовании постоянных источников загрязнения в зимний период, прежде всего сжигание угля, являющегося вторым по величине источником поступления Нд в атмосферу. В теплый период коэффициент корреляции составляет 0,24 , что связано с большим многообразием источников поступления ртути в летний период



