Эколого-геохимическая оценка территории района города Междуреченска по данным биогеохимической съёмки

Размещено на http: //www. allbest. ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Отчет по лабораторной работе

по дисциплине «Геохимический мониторинг»

«Эколого-геохимическая оценка территории района города Междуреченска по данным биогеохимической съёмки»

Выполнила: ст. группы 2Г31

Богданович Е.А.

Приняла: Филимоненко Е.А.

Томск 2016



ВВЕДЕНИЕ

Цель работы - применить теоретические знания в интерпретации результатов биогеохимической съемки для эколого-геохимической оценки городов Междуреченска и Стрежевого.

Задачи: обработка геохимической информации биогеохимических проб; построение моноэлементных схем по тяжелым металлам, расчет суммарного показателя загрязнения.

Для данной лабораторной работы исходными данными являлись карта г.Междуреченска с нанесенными точками отбора проб листьев тополя, данные по биогеохимическому опробованию и микроэлементному составу.



1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕРРИТОРИИ ГОРОДА

Город Междуреченск расположен в предгорьях Кузнецкого Алатау на слиянии рек Томь и Уса в пойменной заболоченной низменности, осушенной в ходе строительства жилых кварталов (рис.1). Искусственный грунт, использованный в качестве засыпки заболоченной поймы, является преимущественно местным, частично привозным.

Рис. 1 Схематическая карта территории г. Междуреченска 1 - автовокзал; 2 - Ольжерасская автобаза: 3 - автопарк; 4 - ремонтное депо; 5 - асфальтовый завод; 6 - хлебокомбинат: 7 - ремонтно-механический завод; 8 - домостроительный комбинат: 9 - ремонтные базы БЕЛАЗов; 10 - перезагрузочная угольная площадка разрезов; 11 - пос. Притомский; 12 - пос. Сыркаши; 13 - парк отдыха; 14 - база отдыха: 15 - котельная

В геологическом отношении город расположен на сочленении двух крупных орогенных структур - Западно-Сибирской низменности и Алтае-Саянской складчатой области, на стыке Кузнецкого бассейна и складчатого сооружения Кузнецкого Алатау. Отложения Кузнецкого бассейна представляют мощную толщу относительно однородных осадков, подразделение которых основано на литологических и биостратиграфических данных. В пределах палеозойских отложений выделяются две мощные серии осадков - балахонская и кольчугинская. Каждая из этих серий начинается безугольными отложениями, а затем мощные пласты угля.

Город находится в умеренном поясе. Ветровой режим определяется положением города в пределах субширотной впадины. Преобладают ветры восточного, юго-восточного и северо-восточного направлений.

Летом отмечаются кратковременные обильные осадки, а зимой мощный снеговой покров.

На городской территории преобладают искусственные грунты, а естественные почвы отсутствуют. Облик города характеризуют насыпи, дамбы и постоянно засыпающиеся отвалами горных пород и золой болота.

Следующий компонент ландшафта - лесонасаждения, лесопарки, плодово-ягодные участки частного сектора - сосредоточены в черте города на трех участках: в северной части Восточного района, в пределах Сыркаши и турбазы «Восход». В целом выделяются 4 типа городских территорий: промышленные зоны, жилые селитебные зоны, естественные леса (р. Сыркаши) и искусственные лесопосадки.

1.1 Промышленные зоны

Основным источником загрязнения атмосферы являются предприятия, отопительные котельные, автотранспорт, а также шахты и угольные разрезы. Большинство предприятий сосредоточены в южной части города, котельные же расположены по всему городу, преимущественно в его центральной части. В атмосферу от них поступают пыль, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, а также такие тяжелые металлы, как свинец, цинк, хром и др.

Значительную долю в загрязнение вносит также транзитная железнодорожная трасса Абакан - Новокузнецк.



1.2 Жилые селитебные зоны

На территории города, имеющей площадь 15 км², проживает более 100000 человек. Основной жилой фонд составляет 2х-3х этажные дома, реже 9-ти этажные дома. По окраинам города (Старое Междуречье, Сыркаши, Нахаловка, п.Притомский) много деревянных домов с печным отоплением. Отапливаются они каменным углём из различных объектов добычи.

Восточная часть города (Сыркаши) - наиболее возвышенная, заселённая, практически не содержит источников загрязнения. Аномалии, выявляемые здесь, могут иметь естественную геологическую природу.

1.3 Естественные леса и искусственные лесопосадки

Естественные леса и искусственные лесопосадки составляют небольшую долю от площади города. Это городской парк, аллеи, насаждения вдоль дамбы, поймы рек с островами. Древесная растительность представлена искусственными насаждениями в черте города, за исключением Сыркаши.

Верховья рек Томь и Уса являются районами зимнего и летнего отдыха горожан.

1.4 Экологическая характеристика

По данным территориального органа Федеральной службы государственной статистики по Кемеровской области, в 2014 году общая масса загрязняющих веществ, выброшенных в атмосферу, составила 100,765 тыс. т, в том числе твердых веществ - 7,412 тыс. т, серы диоксида - 2,231 тыс. т, углерода оксида - 7,024 тыс. т, азота оксидов - 1,270 тыс. т, углеводородов без летучих органических веществ (ЛОС) - 82,533 тыс.т, ЛОС - 0,131 тыс.т [1].

Основной вклад в суммарные выбросы ЗВ от стационарных источников внесли предприятия по добыче полезных ископаемых - 74,33% (87,165 тыс.т), далее производство и распределение электроэнергии, газа и воды - 11,122 тыс.т, и на третьем месте предоставление прочих коммунальных, социальных услуг - 1,509 тыс.т.

Выбросы основных специфических ЗВ стационарными источниками загрязнения, имеющимися у юридических лиц в 2014 году представлена в таблице 1.

Таблица 1 Выбросы основных специфических ЗВ стационарными источниками загрязнения, имеющимися у юридических лиц в 2014 году [1]

Наименование ЗВ	Масса выбросов ЗВ, тыс.т	Дол вклада в общую массу выбросов ЗВ по городу, %
Всего, в том числе	90,239	89,55
Метан	85,533	81,91
Углерод (сажа)	1,245	1,24
Пыль неорганическая	0,691	0,69
Метилбензол	0,028	0,03
Диметилбензол	0,019	0,02
Аммиак	0,017	0,02
Сероводород	0,008	0,01
Другие вещества	5,686	5,64

Общее количество основных ЗВ, сброшенных в водные объекты в 2014 году, составило 8715,731 т. Основная масса ЗВ приходится на сухой остаток - 4347,14 т, сульфаты - 2353,29 т, нитраты - 1478,581 т. (49,88%, 27,0% и 16,96% от общей массы ЗВ поступивших в поверхностные водные объекты соответственно) [2].

Качество воды в Томи выше/ниже г.Междуреченск по сравнению с прошлым годом не изменилось. Вода характеризуется как «загрязненная», класс качества 3«А» / «очень загрязненная», класс качества 3 «Б» [2].

Превысили ПДК среднегодовые концентрации фенолов выше/ниже г.Междуреченск в 2 раза, нефтепродуктов в 1,4/1,2 раза, марганца в 1,1 раза.

В створе ниже г. Междуреченск превысили ПДК среднегодовые концентрации железа общего в 1,8 раза.

В разовой пробе в створе выше г.Междуреченск зарегистрирована максимальная концентрация нефтепродуктов - 7,6 ПДК.

В Усе в 2015 году качество воды: не изменилось в черте г.Междуреченск (класс качества 3 «А», вода «загрязненная»); ухудшилось ниже г.Междуреченск (класс качества 3 «Б», вода «очень загрязненная»). В Усе наибольшую долю в общую оценку степени загрязненности воды вносят железо общее, марганец, фенолы летучие, нефтепродукты.

На территории города Междуреченска располагаются 30 объектов размещения промышленных отходов, из них 15 это породные отвалы. Общая площадь всех объектов размещения промышленных отходов составляет 3225,33 га, на которых на 31.12.2014 накоплено 2348340,821 тыс.т промышленных отходов [1].



2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВИДЫ АНАЛИЗОВ

Биогеохимический мониторинг - исследование химического состава растений.

Растения - чувствительный объект, позволяющий оценивать весь комплекс воздействий, характерный для данной территории в целом, поскольку они ассимилируют вещества и подвержены прямому воздействию одновременно из двух сред: из почвы и из воздуха. В связи с тем, что растения ведут прикрепленный образ жизни, состояние их организма отражает состояние конкретного локального местообитания. Удобство использования растений состоит в доступности и простоте сбора материала для исследования.

Для отбора проб используются ножницы для срезания растений или секатор для резки; канцелярские принадлежности, этикетки, журналы регистрации проб; упаковочные материалы, полиэтиленовые пакеты, мешки, перчатки.

Время отбора - остановка вегетационного роста растений (конец августа-начало сентября).

На точках отбора проб листья отбираются из нижней части кроны дерева, с максимального количества доступных веток (стараясь задействовать ветки разных направлений, условно - на север, юг, запад, восток). С одного вида дерева отбирают по 25-30 листьев в каждом пункте наблюдения. Масса биогеохимической пробы составляет 100-200 г сырого вещества. Далее листья помещают в пакет, и прикрепляют этикетку с номером точки отбора и временем.

Средства измерений, вспомогательные устройства, материалы для пробоподготовки и озоления: шкаф сушильный лабораторный, печь муфельная с терморегулятором до 1000 град. С, чашки фарфоровые, диаметр 100 мм, ГОСТ 9147-80Е.

Пакет с пробой растительного материала вскрывают, данные с этикетки заносят в лабораторный журнал, а пробу взвешивают. Затем растительную массу сушат в сушильном шкафу при температуре 80 - 85 град. С. Сухие образцы взвешивают и записывают их вес. Высушенный растительный образец измельчают ножницами, фоторезаком или электромеханическим измельчителем. Оптимальный размер растительных фрагментов должен быть около 1 - 5 мм.

Озоление растений проводят методом сухого озоления в муфельной печи. При правильном озолении полученная зола имеет белый, кремовый, розоватый или охристый цвет.

После озоления пробу взвешивают, гравиметрическим методом определяют насыпной вес и передают на анализ.

Схема пробоподготовки проб растительности представлена на рисунке 2.



Рис. 2 Схема обработки и изучения проб растительности

Аналитические методы, которые использовались для определения количественного содержания элементов в образцах листьев тополя - атомно-абсорбционный и эмиссионно-спектральный анализы.

Атомно-абсорбционный анализ особенно применим для определения следов или малых количеств элемента в различных объектах окружающей среды - водах, почвах, растениях и т.д. Атомно-абсорбционная анализ основывается на измерении поглощения резонансного излучения свободными атомами, находящихся в газовой фазе, за относительно короткое время. Метод позволяет определять элементы в зависимости от свойства элемента и используемой методики анализа в широком интервале содержаний - от 10-⁶ % до десятков процентов [10].

Эмиссионный спектральный анализ - способ определения элементного состава вещества по оптическим линейчатым спектрам излучения атомов и ионов анализируемой пробы, возбуждаемым в источниках света. Анализ позволяет определять многие элементы из одной навески. Предел чувствительности эмиссионного спектрографа для большинства элементов равен, как правило, нескольким граммам на тонну [10].



3. ХАРАКТЕРИСТИКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В РАСТЕНИЯХ

Для дальнейшего анализа данных подготовили таблицу с содержанием микроэлементов в золе листьев тополя исследуемого участка на территории г.Междуреченска (таблица 2).

Таблица 2 Содержание микроэлементов в золе листьев тополя участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

№	V	Cr	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Sr	Mo	Ba	Pb
3	3	20	560	2	18	22	440	240	2	210	4,8
6	4	20	560	3	24	16,5	117,3	480	3	280	1,8
7	3	30	420	0,6	9	22	117,3	240	2	210	2,6

Для данной выборки по исследуемой территории подсчитывали основные параметры распределения химических элементов: максимальные, минимальные, средние значения (С), моду, медиану и стандартное отклонение (S), а также коэффициент вариации (V), который отражает меру неоднородности выборки.

Они вычислялись в программе Microsoft Office Excel 2007: Сервис - Надстройки - Пакет анализа - Анализ данных - Описательная статистика - Выделяем область, которую необходимо проанализировать - Далее в открывшемся окне выбираем следующее: Группирование по столбцам; Уровень надежности 95%; Выходной интервал - выбираем пустой столбец ниже ранее выделенного; Итоговая статистика.

Коэффициент вариации рассчитывался по следующей формуле (1):

, (1)



где V - коэффициент вариации, у - среднее квадратическое отклонение, С - среднее содержание химического элемента.

Основные параметры распределения элементов представлены в таблице 4.

Таблица 3 Основные параметры распределения химических элементов в биогеохимических пробах на территории участка I-III г.Междуреченска

Элементы	V	Cr	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Sr	Mo	Ba	Pb
Среднее	3,33	23,33	513,33	1,87	17,00	20,17	224,87	320,00	2,33	233,33	3,07
Медиана	3,00	20,00	560,00	2,00	18,00	22,00	117,30	240,00	2,00	210,00	2,60
Мода	3,00	20,00	560,00	2,00	3,00	22,00	117,30	240,00	2,00	210,00	2,00
Стандартное отклонение	0,58	5,77	80,83	1,21	7,55	3,18	186,31	138,56	0,58	40,41	1,55
Минимум	3,00	20,00	420,00	0,60	9,00	16,50	117,30	240,00	2,00	210,00	1,80
Максимум	4,00	30,00	560,00	3,00	24,00	22,00	440,00	480,00	3,00	280,00	4,80

По данным биогеохимического опробования провели следующие расчеты.

Для расчета коэффициента озоления воспользовались формулой (2):

, (2)

где Рз - вес золы, г.; Рс.в. - вес сухого вещества, г.

Вес сухого вещества, золы и коэффициенты озоления представлены в таблице 5.

Таблица 4 Данные по биогеохимическому исследованию участка I-III территории города Междуреченска и коэффициенты озоления

Номер пробы	Вес сухого вещества, г	Вес золы, г	Коэффициент озоления
3	54	5,9	0,11
6	42	5	0,12
7	49,42	5,57	0,11

Содержание микроэлементов в сухой массе растения нашли по формуле (3):

, (3)

где Ci с.в. - содержание i-го элемента в сухом веществе, мг/кг; Ci з. - содержание i-го элемента в золе растений, мг/кг.

Результаты вычислений Ci с.в. представлены в таблице 6.

Таблица 5 Содержание i-го элемента в сухом веществе в биогеохимических пробах участка I-III г.Междуреченска, мг/кг

№	V	Cr	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Sr	Mo	Ba	Pb
1	0,4	0,4	59,0	0,6	4,4	4,4	14,8	73,8	0,3	73,8	0,9
6	0,5	1,0	47,9	0,5	6,4	4,8	24,0	95,9	0,5	79,9	1,0
7	0,4	0,4	14,6	0,4	4,4	8,8	43,9	117,1	0,1	43,9	0,9

Следующим этапом является расчёт коэффициента концентрации. Коффициент концентрации находится по формуле (5):

, (5)

где С - содержание элемента в пробе, мг/кг; С_к - геохимический кларк по Глазовскому, мг/кг.

Расчёт суммарного показателя загрязнения проводится по формуле (5):

, (5)



где К - коэффициент концентрации, n - количество элементов, чьи коэффициенты концентрации больше 1.

Для величины суммарного показателя загрязнения используется градация [3]:

менее 16 - низкая степень загрязнения;

16-32 - средняя степень загрязнения;

32-128 - высокая степень загрязнения;

более 128 - очень высокая степень загрязнения.

На участке I-III во все точках отбора низкая и средняя степень загрязнения. Также для величины суммарного показателя загрязнения существует следующая градация:

менее 16 - неопасный уровень заболеваемости;

16 -32 - умеренно опасный уровень заболеваемости (повышена заболеваемость преимущественно бронхиальной астмой и конъюнктивитом);

32 - 64- опасный уровень заболеваемости (повышена заболеваемость органов дыхания и органов чувств);

более 64 - чрезвычайно опасный уровень заболеваемости (увеличение заболеваемости более, чем в 2 раза.)

Таким образом, уровень заболеваемости населения, проживающих в районах отбора проб листьев тополя, неопасный и умеренно опасный.

Результаты расчетов коэффициентов концентрации и суммарного показателя загрязнения представлены в таблице 7.

Таблица 6 Коэффициенты концентрации химических элементов в листьях тополя и суммарный показатель загрязнения г.Междуреченска

№	V	Cr	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Sr	Mo	Ba	Zспз	Степень загрязнения
3	0,04	0,40	1,27	0,09	1,80	1,13	9,57	1,00	1,82	5,83	16,42	средняя
6	0,06	0,40	1,27	0,14	2,40	0,85	2,55	2,00	2,73	7,78	13,73	низкая
7	0,04	0,60	0,95	0,03	0,90	1,13	2,55	1,00	1,82	5,83	8,33	низкая



Построили карту-схему Zспз, она представлена на рис.3

Рис. 3 Карта-схема Zспз участка I г.Междуреченска

Расчет коэффициента биологического поглощения (А_i) проводится по формуле (6):

, (6)

где Сз - содержание элемента в золе, мг/кг, Сп - содержание элемента в почве, мг/кг.

Полученные коэффициенты иологического поглощения представлены в таблице 8.



Таблица 7 Коэффициенты биологического поглощения элементов в растениях и средние содержания элементов в почвах г. Междуреченска

№	V	Cr	Mn	Co	Ni	Cu	Zn	Sr	Mo	Ba	Pb
3	0,05	0,27	1,40	0,11	0,42	0,39	4,07	0,93	0,65	0,39	0,12
6	0,06	0,27	1,40	0,17	0,56	0,29	1,09	1,85	0,97	0,52	0,05
7	0,05	0,40	1,05	0,03	0,21	0,39	1,09	0,93	0,65	0,39	0,07
Среднее содержание элементов в почвах г. Междуреченска, мг/кг	63	75	400	18	43	56	108	259	3,1	538	40

Следующий этап заключается в построении геохимических рядов ассоциаций химических элементов.

При геохимических исследованиях окружающей среды наряду с отдельными химическими элементами проводится анализ распределения ассоциаций химических элементов.

Ассоциация химических элементов - группа элементов, обнаруживаемая в изучаемом объекте в количестве, отличном от критериального уровня. Таким уровнем может быть либо геохимический фон, либо норматив, задаваемый условиями задачи. Количественной мерой ассоциации является суммарный показатель загрязнения, представляющий собой аддитивную сумму превышений коэффициентов концентрации (рассеяния) над единичным (фоновым) уровнем.

Построение геохимического ряда ассоциации элементов проводится по убыванию коэффициентов концентрации, что может позволит определить тип производства-загрязнителя.

Ниже приведены геохимические ряды ассоциаций химических элементов для каждой из точек отбор проб листьев тополя.

Точка 3: Zn_9,57 - Ba_5,83 - Mo_1,82 - Ni_1,8 - Mn_1,27 - Cu_1,13 - Cr_0,40 - Pb_0,40 - Co_0,09 - V_0,04

Точка 6: Ba_7,78 - Mo_2,73 - Zn_2,55 - Ni_2,40 - Sr₂ - Mn_1,27 - Cu_0,85 - Cr_0,40 - Pbo_0,15 - Co_0,14 - V_0,06

Точка 7: Ba_5,83 - Zn_2,55 - Mo_1,82 - Cu_1,13 - Sr₁ - Mn_0,95 - Ni_0,9 - Cr_0,6 - Pb_0,22 - V_0,04 - Co_0,03

Наблюдается преимущественная концентрация Ba (3 класс опасности), Zn (1 класс опасности) Mo (2 класс опасности).

Следующим этапом работы является построение моноэлементных карт-схем пространственного распределения химических элементов в золе листьев тополя на исследуемом участке и проработка литературы по тяжелым металлам.

Ванадий

Ванадий встречается в месторождениях Fe, Ti, U, Al, некоторых цветных металлов, в рудах которых содержится в виде примеси, но главное место по запасам ванадия принадлежит Ti-Fe месторождениям магматической группы, такие проявления встречаются на Урале, в Украине. Также встречается в титаномагнетитовых месторождениях - Казахстан, Средняя Азия, Урал, и в титановых и нефтяных месторождениях [5].

Ванадий используется в черной металлургии, резиновой отрасли.

Техногенное загрязнение может быть вызвано сжиганием мазута, нефти, угля, производством цемента и фосфатных удобрений.

Влияние высоких концентраций ванадия на человека всестронне еще не изучено. Растения в зонах воздействия содержат более значительные его концентрации.

На рисунке 4 представлена карта-схема пространственного распределения содержания V в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.



Рис. 4 Карта-схема пространственного распределения содержания V в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Наибольшая концентрация ванадия (4,05 мг/кг) в точке 6. Среднее содержание элемента на всем участке составляет 3,3 мг/кг.

Хром

В природе встречается в месторождениях других металлов, наибольшая концентрация наблюдается в бокситах, черных сланцах, фосфоритах, углях, нефти. Месторождения хромитов раннемагматические эндогенные (ЮАР), также встречается в экзогенных корах выветривания [5].

Применяется как компонент в сплавах многих сталей, огнестрельных оружий, его добавка повышает коррозийную стойкость.

Источником его поступления могут являться золоотвалы, фосфорные удобрения, отходы горнообогатительного производства, цветная металлургия, сжигание бытового мусора, также отходы лакокрасочных, нефтехимических, стекольных и других производств, выброс ТЭС и котельных.

Избыток хрома в организме человека вызывает ослаление метаболизма, повышение инсулина в крови, гипергликемию, задержку роста, увеличение бляшек в аорте, нарушения нервной системы и снижение оплодотворяющей способности.

На рисунке 5 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Cr в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 5 Карта-схема пространственного распределения содержания Cr в золе листьев тополя на территории участка I-IIIг. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение на всем участке равно 23,3 мг/кг. Наибольшая концентрации хрома (30 мг/кг) наблюдается в точке 7.

На исследуемом участке загрязнение хромом могло быть вызвано выбросами котельных, переносами воздушных масс с угольных площадок.

Марганец

Месторождения Mn делятся на терригенно-осадочные (Североуральская провинция), вулканогенно-осадочные (Кемеровская обл.), метаморфогенные (Красноярский край, Южный Урал). Также марганец встречается в примесях руд других металлов (например, Cu-Fe руды). Большое количество марганца привносится с вулканическими газами [5].

Широко применяется в металлургии, химии (изготовление гальванических элементов).

Марганец содержится в производственных пылях предприятий цветной (производство вторичного Al) и черной металлургии (чугунно-литейное производство). В машиностроительных и металлообрабатывающих отраслях.

Для человека является токсичным и одновременно необходимым элементом. Воздействие его может приводить к нарушениям нервной системы и мозга.

На рисунке 6 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Mn в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 6 Карта-схема пространственного распределения содержания Mn в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение на всем участке равно 513 мг/кг. Наибольшие концентрации марганца наблюдаются в точках 6 и 3. Содержание маргнца в золе листьев тополя исследуемого участка в городе Междуреченск может быть связано с деятельностью автобаз, ремонтно-механического завода.

На рисунке 7 представлена карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения марганца.

Рис. 7 Карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения Mn

На всей территории коэффициент биологического поглощения, равен больше 1. Это говорит о том, что в районе данной точки идет поглощение тополем марганца из почвы.

Кобальт

В природе кобальт концентрируется в месторождениях халько-сидерофильной, халькофильной гупп. Также преобладает в месторождениях Co-арсенидовых и Со-Сu руд, широко распространен в марганцевых рудах [5].

Кобальт применяется при изготовлении жаропрочных, износостойких сплавов, многих сталей, магнитов, электродов.

Превышение кобальта в окружающей среде характерно для предприятий тяжелой промышленности, металлообработки, бетонных заводов, цветной металлургии, ТЭЦ. Также особо много накапливается в золе углей, и широко используется в удобрениях.

Техногенные концентрации кобальта вызывают общетоксические действия, тошноту, аллергические заболевания, поражение слизистых и дыхательных путей.

На рисунке 8 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Co в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 8 Карта-схема пространственного распределения содержания Co в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение на всем участке равно 1,8 мг/кг. Наибольшая концентрации кобальта (3,1 мг/кг) наблюдаются в районе точки 6.

Никель

В природе распространен в рудах собственных месторождений, в сульфидных месторождениях, также большое количество сосредоточено и в комплексных местородениях других полезных ископаемых (пример, Fe-Mn конкреции, нефти,битумы) [5].

Никель - обязательный компонент при производстве нержавеющих сталей, также применятется в производстве аккумуляторов и суперпрочных сплавов. Нашел применение и в медицине (протезы).

Техногенное загрязнение может быть связано с отходами рудников, металлообработкой, удобрением почв, металлургическими отходами.

Воздействие на организм человека проявляется в увеличении щитовидной железы, алеергические состояния, профессиональная интоксикация связана с пневмонией, отеком легких, раком слизистой носа и легких.

На рисунке 9 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Ni в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 9 Карта-схема пространственного распределения содержания Ni в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг



Среднее значение на всем участке равно 17 мг/кг. Наибольшая концентрации никеля (24 мг/кг) наблюдается, в районе точки 6.

Источниками загрязнения никелем на исследуемом участке может быть автотранспорт, Ольжерасская автобаза и ремонтное депо.

Молибден

Основное количество молибдена заключено в медных и молибденопорфировых месторождениях, имеет также и свои собственные месторождения. Распространен в месторождениях других полезных ископаемых (конкреции Fe-Mn, углеродистые породы и руды [7].

Молибден имеет широко промышленное использование в изготовлении легированных сталей, жаропрочных и коррозийных сплавах, используется также в химических и нефтехимических процессах в электродах.

Техногенное загрязнение может быть вызвано пылью при добыче и обогащении руд различных полезных ископаемых, особенно энергоноссителей, также машиностроение, металообработка, производство и сборка приборов машин, мусоропереработка.

Избыток молидена в организме человека приводит к подагре, анемии, гипотонии.

На рисунке 10 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Mo в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.



Рис. 10 Карта-схема пространственного распределения содержания Mo в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее содержание молибдена на всем исследуемом участке - 2,3 мг/кг. Наибольшая концентрация (3,05 мг/кг) наблюдается в точке 6.

Источниками в данном случае могут служить ремонтные базы БЕЛАЗов, - перезагрузочная угольная площадка разрезов и автобаза.

Цинк

Цинк - минералогенный лемент, для которого известно 143 собственных минерала, наиболее известный - сфалерит. В виде попутного компонента может находиться в Mn-Fe конкрециях, высокое его содерание в оксидах Fe и Mn [5].

Основное потребление цинка - для защиты металлов (цинкование), для гальванизации железа и аккумуляторной промышленности, входит в сплавы для полупроводников является добавкой к резине, также применим для фармацевтических целей.

Техногенными источниками цинка могут являться производства гальваники, полупроводников, стекла, резины, производство металлических изделий, сжигание бытовых отходов.

Наибольшую опасность для человека представляют инголяции арозолями цинка, его оксида и хлорида. Известны многочисленные случаи отравлений пищей, хранящейся в оцинкованной посуде. Цинковая пыль обладает кумулятивным действием, так у горняков наблюдается повышенная смертность от рака и отеков легких.

На рисунке 11 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Zn в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 11 Карта-схема пространственного распределения содержания Zn в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Наибольшая концентрации цинка (440 мг/кг) наблюдаются в точке 3. Источником цинка на участке могут служить автомобили, автобазы и ремонтные депо.

На рисунке 12 представлена карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения цинка.



Рис. 12 Карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения Zn

В районе точке 3 наблюдается коэффициент биологического поглощения, равный 4. Это говорит о том, что в районе этой точки идет поглощение тополем цинка из почвы.

Стронций

Месторождения стронция делятся на собственно стронциевые и комплексные редкометально-фосфатные, все они слабо освоены. Значительные концентрации встречаются в серных месторождениях.Крупные скопления характерны для поздних карбонатитов [6].

Используется в металлургии, магнитотехнике, стеклоделии, электронике. Но в России еще не нашел широко применения.

Работники стронциевых производств имеют сердечно-сосудистые болезни, онкологические болезни.

Техногенное загрязнение стронцием может быть вызвано производством цветной металлургии, электро- и радиотехнической промышленности, цементным, керамическом, стекольном производстве. Также накапливается в выбросах пиротехнических, фармацевтических, спичечных производств.

На рисунке 13 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Sr в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 13 Карта-схема пространственного распределения содержания Sr в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение стронция на всем исследуемом участке равно 320 мг/кг. Наибольшая концентрация наблюдается точке 6, концентрация стронция там равна 490мг/кг.

Загрязнение стронцием может быть вызвано в данном случае деятельностью ремонтно-механического завода.

На рисунке 14 представлена карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения цинка.



Рис. 14 Карта-схема пространственного распределения коэффициента биологического поглощения Sr

На территории исследуемого участка наблюдается коэффициент биологического поглощения ниже и выше 1. В районе точке 6 наблюдается наибольший коэффициент биологического поглощения, равный 1,9. Это говорит о том, что в районе данной точки идет поглощение тополем стронция из почвы.

Барий

Месторождения бария представлены рудами барита. Кроме того, барит может добываться попутно из строительных и колчеданно-полиметаллических месторождений. Также, высокие концентрации Ba содержаться в рудах марганца [6].

Соединения бария применяются в пиротехнике, оптике, ядерной энергетике, при производстве вакуумных электронных приборах, в химии.

Пыли бария выделяются при коксохимическом производстве, механическом и цементном производстве.

На рисунке 15 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Ba в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.



Рис. 15 Карта-схема пространственного распределения содержания Ba в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение на всем участке равно 233 мг/кг. Наибольшая концентрации бария (285мг/кг) наблюдаются в юго-восточной части исследуемой территории, а именно в районе точки 6.

Источником бария может служить в данном случае ремонтное депо и Ольжерасская автобаза.

Свинец

Главные месторождения свинца находятся в халькофильной (колчеданно-полиметаллические) и хальколитофильной. Концентрация свинца в полиметалических рудах (Ag-Pb-Zn, Ag-Pb-Zn-Cu) иногда достигает 12% [8] .

Применяется при изготовлении батарей, кабелей, красок, аккумуляторов, в различных спавах, стекольных, электродных изделиях, таке применяется при очистке бензина и нефти.

Техногенное загрязнение проявляется в районах приборостроительных, автомобилестроительных, электротехнических, транспортные зоны.

При отравлении свинцом и его соединениями нарушается обмен гемоглобина, возможны хромосомные нарушения. При хроническом отравлении возможна анемия, неврологические расстройства и невропатии.

На рисунке 16 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Pb в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 16 Карта-схема пространственного распределения содержания Pb в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг

Среднее значение свинца на всем участке равно 3,06 мг/кг. Наибольшее значение (4,7 мг/кг) наблюдается на севере в точке 3.

Источником свинца может быть интенсивное движение автотранспорта и промышленные предприятия (ремонтно-механический завод), автобаза и ремонтное депо.

Медь

Месторождения меди распределены по всем группам: халькосидерофилные, халькофильные, сидерофильные. Медь встречается как в собственных месторождениях, так и в рудах других полезных ископаемых, например, колчеданные, порфировые руды. Также медь содержится и в вулканических газах [5].

Медь широко применяется в электротехнике для изготовление полупроводников, в теплоотводных устройствах (радиаторы охлаждения и др.), в ювелирном деле в качестве добавки и др.

Техногенное загрязнений медью часто приурочено к местам ее добычи, также источниками являются цветная металлургия, транспорт, производство удобрений, сжигание топлив.

Избыток меди может вызывать у человека острый панкреатит, язву двенадцатиперстной кишки.

На рисунке 17 представлена карта-схема пространственного распределения содержания Cu в золе листьев тополя на территории участка I г. Междуреченска.

Рис. 17 Карта-схема пространственного распределения содержания Cu в золе листьев тополя на территории участка I-III г. Междуреченска, мг/кг



Среднее значение на всем участке равно 20 мг/кг. Наибольшая концентрации меди (22 мг/кг) наблюдается в точках 3 и 7.

Возможными источниками загрязнения медью на исследуемом участке являются транспорт, ремонтные базы и автобазы.



4. ОСНОВНЫЕ ПРИРОДОХРАННЫЕ МЕРОПРИЯТИЯ

В городе Междуреченске должен в полной мере функционировать Комитет по охране окружающей среды и природопользованию, работа данной организации должна быть направлена на сохранение и восстановление окружающей природной среды, благоприятной для проживания населения, а также на предотвращение и уменьшение негативного воздействия хозяйственной и иной деятельности на окружающую среду. Должна быть создана система рационального природопользования, охраны и воспроизводства всех составляющих экосистемы региона.

Также на каждом из выявленных ореолов загрязнения должен быть внедрен экологический мониторинг, включающий в себя наблюдения за природными средами и разработку природоохранных мероприятий в рамках предприятия.

Управляющим органам следует обеспечить санитарные, эколого-гигиенические нормы жизнедеятельности населения.

Улучшение окружающей среды следует проводить путем нормирования допустимых выбросов, совершенствованием технологических процессов и строительства газоочистных и пылеулавливающих установок, прекращением деятельности опасных с точки зрения экологии производств и технологий, рассредоточения высокоэнергоемких производств, увеличения площадей зеленых насаждений.



5. ХАРАКТЕРИСТИКА ПРОГНОЗА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ

На основе результатов расчетов из анализа биогеохимической съемки можно привести прогноз заболеваемости детского населения города Междуреченска.

В исследуемом районе наблюдаются повышенные значения химических элементов Mo, Zn, Ba что, безусловно, отразится на такой категории населения, как дети.

Существующая в городе неблагоприятная экологическая обстановка, обусловленная выбросами действующих предприятий, автотранспортом, будет оказывать существенное влияние на рост заболеваемости, характер заболеваемости детей не будет носить столь яркий характер, но тенденция роста будет отмечаться в данном районе исследований, если своевременно не начать организовывать природоохранные мероприятия.

биогеохимический съемка растительность заболеваемость



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основными источниками загрязнения являются предприятия, отопительные котельные, автотранспорт, а также шахты и угольные разрезы. Значительную долю в загрязнение вносит также транзитная железнодорожная трасса Абакан - Новокузнецк.

Чтобы выявить полную картину экологической обстановки в городе необходимо комплексно и периодично изучать уровень загрязнения снежного покрова, почв, водоемов и атмосферного воздуха, а также следить за изменением качественных и количественных характеристик животного и растительного мира. Для этого необходимо в рамках города разработать экологический мониторинг, включающий в себя атмогеохимические, снегогеохимические, литогеохимические, гидрогеохимические и биогеохимические виды исследований.

Если вовремя не внедрять природоохранные мероприятия, то это может сказаться на здоровье населения, в первую очередь - на детей, потому что они более чутко реагируют на неблагоприятное для жизни экологическое состояния места жительства.



СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2014 году [Электронный ресурс] URL: http://kuzbasseco.ru/wp-content/uploads/2015/08/NEW_DOKLAD-2014.pdf (дата обращения: 22.09.2016)

2. Доклад о состоянии и охране окружающей среды Кемеровской области в 2015 году [Электронный ресурс] URL: http://suhobuzimo.ru/sites/default/files/KONCEPCIYa_Programma_2020.pdf (дата обращения: 22.09.2016)

3. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеорганической химии. - Ташкент: Фан, 1987

4. Осипова Н.А., Перегудина Е.В., Язиков Е.Г. Химические элементы в почвах г.Междуреченска // Современные проблемы науки и образования. - 2015. - № 1-1.

5. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. - М.: Экология, 1995. - Кн.4: Главные d-лементы. - 416с.

6. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. - М.: Недра, 1994. - Кн.1: s-лементы. - 304с.

7. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. - М.: Экология, 1997. - Кн.5: редкие d-лементы. - 576 с.

8. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. - М.: Недра, 1996. - Кн.3: редкие p-лементы. - 352 с.

9. Экологическая геохимия элементов: Справочник: в 6 кн./ Под ред. Э.К.Буренкова. - М.: Недра, 1994. - Кн.1: s-лементы. - 304 с.

10. Язиков Е.Г., Шатилов А.Ю. Геоэкологический мониторинг: учебное пособие. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - 276с.

Размещено на Аllbest.ru

...