Методичка2

3
ВВЕДЕНИЕ
Методические указания к лабораторным занятиям по курсу «Теория и
практика эколого-геохимических исследований» предназначены для студентов,
обучающихся по специальности 011400 «Гидрогеология и инженерная
геология». Методические указания состоят из пяти тем практических занятий,
для выполнения которых учебным планом предусмотрено 8 часов.
Основная цель лабораторных занятий – углубленная проработка
отдельных разделов курса, знакомство и освоение понятийного аппарата этой
дисциплины, овладение практическими приемами обработки аналитических
данных, расчета эколого-геохимических показателей и коэффициентов,
графического изображения геохимической информации.
В качестве исходных данных использованы литературные источники и
конкретные материалы авторов, полученных в результате исследований,
проводимых кафедрой геоэкологии и прикладной геохимии РГУ.
Структура методических указаний соответствует последовательности
изложения лекционного материала. Основным принципом проведения занятий
является
индивидуальный
характер
их
выполнения.
По
всем
темам
аналитические данные представлены в виде нескольких вариантов; таким
образом, каждый студент получает индивидуальное задание. Все практические
работы завершаются самостоятельным анализом полученных результатов,
который дается в виде кратких выводов или заключения.
1 ОБЩАЯ ПЫЛЕВАЯ НАГРУЗКА
При определении суммарного прихода твердого вещества, связанного с
выпадением
показатель
аэрозольных
атмосферной
частиц,
нагрузки
применяется
–
особый
количество
геохимический
твердых
выпадений,
поступающих на единицу площади в единицу времени. Он называется
«пылевая нагрузка» (Pn), т.к. поступление твердого вещества оценивается по
4
массе пыли в снеговых пробах, и
измеряется в мг / (м2 × сут.) или кг /
(км2 × сут.). Расчет проводится по формуле:
Pn = P / (S×t),
Где P ─ масса пыли в пробе, S ─ площадь шурфа, t ─ время (в сутках),
прошедшее с момента установления снежного покрова.
Суммарный приход твердого вещества используется в дальнейшем при
определении поступления конкретных химических элементов в ландшафты
воздушным путем. На его основе рассчитывается, прежде всего, общая
нагрузка, создаваемая поступлением элементов в окружающую среду:
Робщ. = С× Pn,
где Pn─ среднесуточная пылевая нагрузка (в кг/км2), С ─ концентрация
элемента в снеговой пыли (в мг/кг).
Кроме того, рассчитывается коэффициент относительного увеличения
общей нагрузки элемента Кр:
Кр = Робщ ./ Pф,
при Pф = Сф×Рпф, где Сф ─ фоновое содержание исследуемого элемента;
Рпф ─ фоновая пылевая нагрузка; Pф ─ фоновая нагрузка исследуемого
элемента.
Практические занятия
Практические занятия предусматривают определение общей нагрузки и
коэффициента относительного увеличения общей нагрузки в нескольких
пунктах опробования и их сравнительный анализ.
Исходные материалы. Основой для выполнения задания выступают
данные о среднесуточной пылевой нагрузке в городах Ростовской области и
концентрации ряда элементов в атмосферной пыли урболандшафтов по
В.В.Приваленко
(1993)
и
аналогичные
показатели
агроландшафтов
Красносулинского, Кагальницкого и Цимлянского районов Ростовской области.
Задание
1. Подсчет общей нагрузки для урбо- и агроландшафтов. Проводится с
использованием данных табл. 1 и 2 по формуле Робщ. = С× Pn. Рекомендуется
5
определять
показатели
по
2-3
городам и одному сельскому району
с последующим их сравнением.
Таблица 1
Среднесуточная пылевая нагрузка на урбо- и агроландшафты Ростовской
области, кг/км2
Пункты
опробования
Ростов-на-Дону
Шахты
КаменскШахтинский
Таганрог
Pn
831
281
1164
Пункты
Pn Пункты опробования Pn
опробования
Волгодонск
1033
Вешенская (фон)
13
Красный Сулин 498 Красносулинский р-н 218
Морозовск
442
Кагальницкий р-н
130
Зверево
540
Цимлянский р-н
582
118
Таблица 2
Концентрация элементов в атмосферной пыли, мг/кг
Пункты
Cr
Ni
V
Mn
Zn
Pb
Cu
Ростов-на-Дону
354
49
99
442
2607
765
574
Шахты
361
86
152
421
680
386
264
Каменск-Шахтинский
300
79
130
555
840
450
220
Таганрог
430
82
72
721
929
422
230
Волгодонск
80
57
75
350
100
73
74
Красный Сулин
95
48
32
800
621
64
110
Морозовск
81
33
75
320
412
71
92
Зверево
58
36
60
501
550
79
102
Вешенская (фон)
8
5,4
9
510
73
9
46
Красносулинский р-н
100
130
63
360
574
251
57
Кагальницкий р-н
60
40
63
280
206
56
160
Цимлянский р-н
40
40
100
500
400
40
100
2. Сопоставить рассчитанные данные и объяснить полученные результаты
исходя из информации о загрязнении атмосферы на рассматриваемых участках
и об экологической ситуации в целом на их территории. Сравнить результаты с
материалами Экологического атласа Ростовской области (2000).
6
2 СУММАРНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОЧВЫ
При геохимических исследованиях окружающей среды наряду с
отдельными химическими элементами проводится анализ распределения
ассоциаций
является
химических
суммарный
элементов.
показатель
Количественной
загрязнения,
мерой
ассоциации
представляющий
собой
аддитивную сумму превышений коэффициентов концентрации (рассеяния) над
единичным
(фоновым)
уровнем.
Суммарные
показатели
загрязнения
рассчитываются для различных компонентов ландшафта – почв, снега, донных
отложений. Анализ распределения геохимических показателей, получаемых в
результате опробования почв по регулярной сети, дает пространственную
структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна с
наибольшим риском для здоровья населения.
Поскольку техногенные аномалии обычно имеют полиэлементный
состав, для них рассчитывается суммарный показатель загрязнения Zc (СПЗ),
характеризующий
эффект
воздействия
группы
элементов.
Показатель
рассчитывается по следующей формуле:
Zc = ∑ Кс ─ (n ─ 1),
где Кс ─ коэффициент концентрации, который рассчитывается как
отношение содержания элемента в исследуемом объекте С к его фоновому
содержанию Сф: Кс = С / Сф, причем Кс > 1; n ─ число учитываемых
аномальных элементов.
Суммарные показатели загрязнения рассчитываются для различных
компонентов ландшафта ─ почв, снега, донных отложений. Этот показатель
может определяться как для содержания в отдельной пробе, так и для участка
территории (района, функциональной зоны, очага ореола). В последнем случае
исследование ведется по геохимическим выборкам.
Анализ распределения геохимических показателей, получаемых в
результате опробования почв по регулярной сети, дает пространственную
структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна с
7
небольшим риском для здоровья
населения.
Оценка
опасности
загрязнения почв комплексом элементов по показателю Zc проводится по
оценочной шкале, градации которого разработаны на основе изучения
показателей здоровья населения, проживающего на территориях с различным
уровнем загрязнения почв (табл. 3).
Таблица 3
Ориентировочная оценочная шкала опасности загрязнения почв по
суммарному показателю загрязнения (Методические..,1987)
Категория
загрязнения
Допустимая
Умеренно
опасная
Опасная
Чрезвычайно
опасная
Величина
Изменение показателей здоровья населения в
Zc
очагах загрязнения
менее 16 Наиболее низкий уровень заболеваемости детей
и минимальная частота встречаемости
функциональных отклонений
16-32
Увеличение общей заболеваемости
Увеличение общей заболеваемости, числа
болеющих детей, детей с хроническими
заболеваниями, нарушениями функционального
состояния сердечно-сосудистой системы
более 128
Увеличение заболеваемости детского
населения, нарушение репродуктивной функции
женщин (увеличение токсикоза беременности,
числа преждевременных родов,
мертворождаемости, гипотрофий
новорожденных)
32-128
Каждая выборка может быть представлена в виде набора относительных
характеристик аномальности химических элементов. Такой набор позволяет
дать качественную и количественную оценку геохимической ассоциации
исследуемого объекта.
Например, городская ассоциация может быть представлена следующей
формулой накапливающихся элементов:
Hg30 ─ Pb10 ─ Zn8 ─ Cu4 ─ Ni3 ─ Cr2
(цифровые индексы около символов элементов представляют собой
коэффициенты концентрации Кс).
8
Практические занятия
Исходные данные. Студентам предоставляется информация о содержании
10-ти химических элементов в верхнем почвенном горизонте на территории
одного из крупных промышленных центров Юга России (табл. 4,5,6), а также
схема расположения точек опробования верхнего почвенного горизонта (рис.1).
Задание
1. Расчет СПЗ по формуле с учетом следующих величин фоновых
содержаний элементов: Mn ─ 700, Ni ─ 25, Co ─ 12, V ─ 100, Cr─ 120, Mo ─
1,8, Cu ─ 30,Pb ─ 25, Zn ─ 75, Sn ─ 3,3 мг/кг.
.1-1
.2
.3
.4
.5
.6
.2-1
.2
.3
.4
.5
.6
.3-1
.2
.3
.4
.5
.6
.4-1
.2
.3
.4
.5
.6
.5-1
.2
.3
.4
.5
.6
.6-1
.2
.3
.4
.5
.6
Рис. 1. Схема точек опробования верхнего почвенного горизонта
9
2.
Построение
схемы
районирования
территории
по
величине Zс и выделение зон с различными категориями загрязнения на основе
рис. 1 с использованием изолиний 16, 32, 128.
3. Описание полученной схемы: размещение зон различного уровня
загрязнения; их морфология (изометричная, вытянутая); площадь (в % от
общей площади территории.
4. Составление геохимической точки опробования.
Таблица 4 (Вариант 1)
Содержание химических элементов в верхнем почвенном горизонте,
мг/кг
№
№
профиля точки
1
1
2
3
4
5
6
2
1
2
3
4
5
6
3
1
2
3
4
5
6
4
1
2
3
4
5
6
5
1
2
3
Mn
Ni
Co
V
Cr
Mo
Cu
Pb
Zn
Sn
500
600
600
600
600
800
600
600
800
500
1500
2000
600
600
1000
1000
2000
2000
500
1500
800
2000
3000
2000
800
1500
800
30
20
20
20
20
20
40
20
20
20
40
20
20
30
40
20
20
50
30
20
50
30
80
60
20
30
20
8
10
10
10
8
8
15
10
10
10
30
6
8
8
10
10
8
30
10
15
20
20
30
30
8
15
10
80
100
100
200
150
100
150
150
150
100
200
150
100
200
200
150
150
200
150
300
300
150
300
400
100
200
100
150
200
500
600
400
200
150
300
400
150
500
200
200
150
400
600
800
800
300
500
1000
1000
2000
1500
150
300
300
1,5
2
4
2
3
2
1,5
2
1,5
2
8
4
1,5
1,5
3
3
4
4
3
2
4
10
15
10
3
5
1,5
30
40
100
150
200
100
40
300
500
300
400
150
60
500
150
400
1000
500
80
200
400
1000
1000
1000
40
100
400
20
30
150
200
200
600
30
150
150
500
500
10
80
400
150
1500
3000
3000
500
300
800
1500
1500
1500
40
300
600
100
150
500
400
600
200
100
500
2000
500
600
800
1500
1000
2000
2000
1500
30
200
500
2000
2000
2000
3000
200
500
400
3
4
10
6
8
4
3
10
10
20
3
20
10
15
100
200
20
5
3
30
15
40
100
200
4
10
10
10
№
№
Mn Ni Co
V
Cr Mo Cu
Pb
Zn
Sn
профиля точки
5
4
3000 40 20 400 1000 15 100 1500 800 30
5
1000 80 20 200 2000 3
200 150 800 20
6
600 30 10 100 200
2
30
30
60
3
6
1
600 30 10 100 200
2
30
30
60
3
2
800 30
8
150 200
2
50
60
150
3
3
500 20 10 150 600 10
40
50
300 60
4
600 30 15 100 200
3
200 150 800
6
5
800 20
8
150 800
2
300 100 500
5
6
800 30 20 300 400 1,5 200 300 200 15
Таблица 5 (Вариант 2)
Содержание химических элементов в верхнем почвенном горизонте,
мг/кг
№
№
Mn Ni Co
V
Cr Mo Cu
Pb
Zn
Sn
профиля точки
1
1
500 30
8
80 150 1,5
30
20
100
3
2
500 30 20 200 400
2
80
100 300
5
3
800 50 30 400 500
2
100 150 500
8
4
600 20
8
200 400
8
150 300 800 15
5
800 60 30
30 1000 6
500 500 800 60
6
1000 40 20
400 1500 10 400 600 1000 40
2
1
400 40 15
80 300
3
60
80
200
6
2
500 30 15 150 800 1,5 200 300 300 10
3
1000 30 15 300 1000 6
200 300 1000 5
4
3000 80 20 300 2000 15 500 1500 2000 100
5
2000 30 20 150 1000 10 1000 1500 2000 40
6
1000 30 20 150 100
3
300 1500 300 30
3
1
600 20
8
100 400
2
300 200 300
8
2
600 30 15 200 300
4
400 600 300
4
3
3000 80 30 300 2000 15 100 1500 2000 100
4
2000 20
8
150 800
4 1000 3000 1500 20
5
1000 30 10 200 1000 6
500 1500 3000 60
6
1500 20 15 150 400
5
200 400 3000 100
4
1
800 30 10 150 300
4
150 300 500 10
2
800 30 20 150 400
3
150 1000 400
8
3
800 30 10 200 100
5
500 1000 2000 60
4
2000 40 30 300 800
4
500 1000 500 60
5
1500 30 20 400 2000 10 400 800 400 100
6
500 30 10 150 150 1,5
80
500 150
3
5
1
1000 60 15 500 300
6
200 800 1000 6
2
500 40 20 150 600
5
400 200 1500 40
3
600 20
8
100 400 15
60
80
200 40
11
№
№
Mn Ni Co
V
Cr Mo Cu
Pb
Zn
Sn
профиля точки
5
4
600 20 15 200 500
2
300 200 200
5
5
600 30 10 150 200 1,5
40
100 300
3
6
1000 20
8
100 200 1,5 100
60
600
3
6
1
600 30
8
150 200
2
300 500 800
8
2
1500 30 15 200 300
5
100 300 500 10
3
1000 20 10 100 400
2
100 400 300
4
4
1500 30 15 150 500
2 60
80
150
3
5
800 30
8
150 200
2
50
60
150
3
6
600 20 15 100 200 1,5
60
40
300
3
Таблица 6 (Вариант 3)
Содержание химических элементов в верхнем почвенном горизонте,
мг/кг
№
№
Mn Ni Co
V
Cr Mo Cu
Pb
Zn
Sn
профиля точки
1
1
1000 40 10 100 300
8
400 1000 2000 200
2
1500 40 20 400 3000 8
400 1000 3000 60
3
600 20 20 150 200
3
150 1000 800 15
4
1000 40 20 300 500
5
100 200 1000 20
5
800 40 15 200 300 1,5 300 150 500
6
6
600 30 10 150 200 1,5
40
100 300
3
2
1
1000 50 30 300 1500 6
300 3000 3000 15
2
1000 60 10 300 1500 5
400 1000 3000 100
3
1000 50 20 300 1500 8
200 600 800 20
4
500 20
6
100 150
4
500 300 600
4
5
800 50
8
150 400
3
400 100 300
4
6
1500 30 15 150 500
2
60
80
150
3
3
1
1500 40 30 200 800
8
500 3000 1000 20
2
1500 40 15 400 3000 10 500 1000 3000 60
3
800 30 20 200 600
3
500 600 8000 20
4
800 20 10 150 400
2
40
60 1000 8
5
800 30 15 200 200 1,5 300 100 300
4
6
1000 40 15 150 300
3
60
100 400
4
4
1
2000 60 30 400 1500 10 1000 1500 3000 200
2
1500 30 15 300 1000 6 1000 800 3000 100
3
600 50
8
100 400
6
300 800 1000 10
4
1000 40 20 300 500
6
60
200 600
3
5
500 20 10 150 400
2
150 200 500
3
6
1000 20
8
100 200 1,5 100
60
600
3
5
1
1500 40 20 200 1500 1,5 200 500 3000 6
2
800 20
6
100 200
2
150 300 2000 60
3
800 20
8
200 400
6
500 1000 800 15
12
№
№
Mn
профиля точки
5
4
800
5
1000
6
1500
6
1
600
2
1000
3
800
4
500
5
800
6
600
Ni
Co
30
20
20
30
30
20
20
30
20
10
10
10
10
20
8
8
10
10
V
Cr
Mo
150 300
100 400
100 400
300 600
150 1000
100 600
100 300
150 300
100 400
10
2
1,5
5
3
4
3
2
2
Cu
Pb
Zn
Sn
60
150 300 10
100 400 300
4
60
80
300
3
1000 100 1500 100
300 1500 300 30
400 100 150 10
50
80
200
3
50
60
200
4
100
80
200
6
3 СУММАРНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ СНЕГА.
ВРЕМЕННОЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Аэрогенное
загрязнение
принято
характеризовать
суммарным
показателем загрязнения не только почвы, но и снегового покрова. В
соответствии с существующей методикой выделяют три уровня загрязнения
(табл.7).
При анализе карт суммарных показателей загрязнения почвы и снегового
покрова возможно выделение на территории участков с устойчивым,
реликтовым
и
современным
загрязнением.
Устойчивое
загрязнение
характеризуется одинаковой интенсивностью накопления металлов в почве и
снеговом покрове. Как правило, площади с этим типом загрязнения
располагаются вблизи его источников, действующих до настоящего времени.
Реликтовое загрязнение фиксируется по большей загрязненности почвенного
покрова по сравнению со снеговым. Для этого типа загрязнения источник
поступления химических элементов либо уже прекратил существование, либо в
настоящее время не вносит существенного вклада в загрязнение воздушного
бассейна. Являясь остаточным, реликтовое загрязнение может представлять
опасность
как
источник
вторичного
загрязнения
приземных
слоев
атмосферного воздуха. Современное загрязнение, сопровождаемое более
интенсивным накоплением металлов в снеговом покрове по сравнению с
13
почвой, носит прогрессирующий
характер.
Очевидно,
что
оно
связано с ныне действующими источниками загрязнения.
Таблица 7
Ориентировочная шкала оценки аэрогенных очагов загрязнения по Zc
снегового покрова (Геохимия..,1990)
средний
64-128
Уровень загрязнения
высокий
128-256
очень высокий
> 256
Практические занятия
Исходные данные. Данные о площадном распределении суммарного
показателя загрязнения снега на изучаемой территории (табл.8-13).
Таблица 8(Вариант 1)
Величины Zc снега в точках опробования
№№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
1-1
28
2-1
17
3-1
58
4-1
79
5-1 126
1-2
15
2-2
21
3-2
47
4-2
84
5-2 145
1-3
19
2-3
25
3-3
64
4-3
96
5-3 160
1-4
23
2-4
30
3-4
67
4-4 112 5-4 193
1-5
24
2-5
29
3-5
81
4-5 138 5-5 220
1-6
39
2-6
41
3-6
88
4-6 150 5-6 268
Таблица 9 (Вариант 2)
Величины Zc снега в точках опробования
№№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
1-1
19
2-1
48
3-1
56
4-1 119 5-1 171
1-2
27
2-2
46
3-2
68
4-2 127 5-2 195
1-3
48
2-3
35
3-3
75
4-3 145 5-3 263
1-4
65
2-4
47
3-4
79
4-4 170 5-4 267
1-5
69
2-5
71
3-5
87
4-5 210 5-5 270
1-6
74
2-6
82
3-6
94
4-6 163 5-6 216
Таблица 10 (Вариант 3)
Величины Zc снега в точках опробования
№№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
1-1 188 2-1 198 3-1 120 4-1
98
5-1
26
1-2 215 2-2 260 3-2 155 4-2
75
5-2
19
1-3 183 2-3 263 3-3 285 4-3 154 5-3
25
1-4 162 2-4 205 3-4 300 4-4 195 5-4
36
1-5 151 2-5 192 3-5 280 4-5 206 5-5
49
1-6 140 2-6 171 3-6 225 4-6 187 5-6
68
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
149
167
197
235
279
284
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
240
258
286
220
205
183
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
31
29
17
30
43
47
14
Таблица 11 (Вариант 4)
Величины Zc снега в точках опробования
№№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
1-1 236 2-1 212 3-1 181 4-1 148 5-1 196
1-2 274 2-2 262 3-2 174 4-2 131 5-2 120
1-3 238 2-3 241 3-3 168 4-3 115 5-3
59
1-4 295 2-4 248 3-4 193 4-4
80
5-4
53
1-5 300 2-5 260 3-5 162 4-5
79
5-5
35
1-6 312 2-6 270 3-6 173 4-6 101 5-6
28
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
100
108
49
45
37
14
№№
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
Таблица 12 (Вариант 5)
Величины Zc снега в точках опробования
Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
27
2-1
13
3-1
19
4-1
27
5-1
48
56
2-2
44
3-2
35
4-2
32
5-2
56
78
2-3
79
3-3 192 4-3 105 5-3 121
85
2-4 123 3-4 235 4-4 198 5-4 174
131 2-5 169 3-5 308 4-5 260 5-5 295
183 2-6 205 3-6 294 4-6 281 5-6 217
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
67
72
97
98
162
175
№№
1-1
1-2
1-3
1-4
1-5
1-6
Таблица 13 (Вариант 6)
Величины Zc снега в точках опробования
Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc №№ Zc
165 2-1 174 3-1 201 4-1 226 5-1 281
131 2-2 159 3-2 192 4-2 270 5-2 293
111 2-3 123 3-3 117 4-3 192 5-3 213
75
2-4
59
3-4
75
4-4
67
5-4 189
44
2-5
17
3-5
28
4-5
38
5-5
67
39
2-6
21
3-6
54
4-6
12
5-6
19
№№
6-1
6-2
6-3
6-4
6-5
6-6
Zc
307
302
168
113
71
43
Задание
1. Построение схемы районирования территории по величине Zc на
основе рис. 1 и выделение зон с различными категориями загрязнения
с использованием изолиний 64, 128, 256.
2. Сравнение полученных схем загрязнения почвенного покрова и
атмосферного воздуха и выделение зон, различных по временному
характеру загрязнения.
15
4 ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ ТЕРРИТОРИИ ПО
ГЕОХИМИЧЕСКИМ ПОКАЗАТЕЛЯМ
При оценке качества окружающей среды и проведения экологического
картографирования большое внимание уделяется геохимическим факторам
формирования экологической ситуации. В существующем нормативном
документе («Критерии оценки экологической обстановки территорий для
выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического
бедствия» М.,1992) выделен ряд геохимических показателей, характеризующих
загрязнение питьевой воды, почв селитебных территорий поверхностных вод,
почв.
В современном экологическом картографировании принято 5 градаций
территорий по степени остроты экологической ситуации: удовлетворительная,
напряженная, критическая, кризисная и катастрофическая. Поскольку в
нормативном документе обозначены параметры только 3-х категорий – первой
и
2-х
последних
–
промежуточное
ранжирование
выполнено
нами
самостоятельно. Разработанные критерии оценки экологической обстановки по
геохимическим показателям приводятся в табл. 14.
Исходные
данные.
В
качестве
исходных
материалов
студентам
предоставляются величины ПДК в питьевой воде, почве (табл. 15, 16) и
критерии эколого-геохимической оценки территорий (табл. 14).
Задание
1. Пользуясь справочными данными
по величинам ПДК химических
элементов в почве и воде, установить степень остроты экологической ситуации
по каждому показателю в отдельности.
2.
Дать
комплексную
территории.
оценку
эколого-геохимической
ситуации
16
Таблица 14
Критерии эколого-геохимической оценки территорий
Загрязнение питьевой воды
Содержание веществ 1-го класса
опасности (Be, Hg), ПДК
>3
2-3
1,5-2 1-1,5
Содержание веществ 2-го класса
опасности (Al, Ba, B, Cd, Mo, As,
Pb, Sr), ПДК
> 10
5-10
3-5
1-3
Содержание веществ 3-4-го
классов опасности (Ni, Cr, Cu, Mn,
Zn), ПДК
> 15
10-15 5-10
1-5
Загрязнение почв селитебных территорий
Zc
> 128 64-128 32-64 16-32
Загрязнение поверхностных вод
Содержание веществ 1-2 класса
опасности, ПДК
> 10
5-10
3-5
1-3
Содержание веществ 3-4-го
классов опасности, ПДК
> 100 50-100 20-50 1-20
Загрязнение почв
Содержание веществ 1-го класса
опасности (As, Hg, Cd, Pb, Zn),
ПДК
>3
2-3
1,5-2 1-1,5
Содержание веществ 2-го класса
опасности (B, Co, Ni, Mo, Cu,Cr),
> 10
5-10
3-5
1-3
ПДК
Содержание веществ 3-го класса
опасности (V, Mn), ПДК
> 20
10-20 5-10
1-5
Доля загрязненной
сельскохозяйственной продукции,
> 50
25-50 10-25 5-10
% от проверенной
Таблица 15
Удовле
творит
ельная
Напря
женная
Крити
ческая
Параметры
Катаст
рофиче
ская
Кризис
ная
Показатели
<1
<1
<1
< 16
<1
<1
<1
<1
<1
<5
Величины ПДК химических элементов в поверхностных и подземных
водах, мг/л
Эл-т ПДК Эл-т ПДК Эл-т ПДК Эл-т ПДК Эл-т ПДК
Be
0,0002
Ba
0,1
Mo
0,25
Sr
7,0
Cu
1,0
Hg 0,0005
B
0,5
As
0,05
Ni
0,1
Mn
0,1
Al
0,5
Cd
0,001
Pb
0,03
Cr
0,05
Zn
5,0
17
Таблица 16
Величины ПДК химических элементов в почвах, мг/кг
Эл-т
Cr
Hg
Co
ПДК
150
2,0
50
Эл-т
V
B
Cd
ПДК
150
70
2,0
Эл-т
Mo
As
Pb
ПДК
5,0
10
130
Эл-т
Cu
Zn
Ni
ПДК
132
220
80
Эл-т
Mn
ПДК
1500
5 ТЕХНОФИЛЬНОСТЬ И ДЕСТРУКЦИОННАЯ АКТИВНОСТЬ
ЭЛЕМЕНТОВ
Вовлечение химических элементов в циклы техногенной миграции
характеризует ряд показателей. Среди них следует отметить технофильность
(Tx). По определению А.И. Перельмана (1972), этот показатель фиксирует
соотношение
человечеством
и
связи
и
между
использованием
распространенностью
в
химического
земной
коре.
элемента
Критерием
использования выбрана величина его добычи.
Технофильность рассчитывается по формуле:
Tx = Д / К,
Где Д – ежегодная добыча этого элемента (в тоннах), К – его кларк в
литосфере. Таким образом, этот показатель характеризует добычу элемента в
единицах кларков. Технофильность можно рассчитывать для отдельной страны,
группы стран, всего мира. Естественно, она очень динамична. Рост
технофильности свидетельствует об увеличении интенсивности вовлечения
изучаемого элемента в техногенную миграцию по сравнению с другими (если
сравнивается технофильность разных элементов) или в координате времени
(если сравнивается
технофильность одного и того же элемента в разные
периоды). В настоящее время наиболее технофильным элементом является С,
что отражает огромную важность энергии; наименее технофильны Y, Ga, Cs,
Th.
Технофильность элементов колеблется в миллионы раз, в то время как
контрасты кларков составляют миллиарды. Следовательно, техногенез ведет к
18
уменьшению
геохимической
контрастности
ноосферы
(по
сравнению с биосферой и земной корой). При техногенезе накапливаются
наиболее технофильные элементы: человечество «перекачивает» на земную
поверхность из глубин элементы рудных месторождений. В результате по
сравнению с природным культурный ландшафт обогащается Pb, Hg, Cu, Sn, Sb
и другими элементами.
Другой аспект связан с оценкой степени опасности элементов,
вовлекаемых при техногенезе в природную среду, для живого вещества в
биосфере. Для ее количественной характеристики М.А. Глазовской (1976)
введено понятие о деструкционной активности элементов техногенеза (Дх).
Этот показатель рассчитывается по формуле:
Дх = Тх / Бх,
где Тх и Бх ─ технофильность и биофильность (кларк концентрации в
живом веществе) химического элемента. Этот показатель также непостоянен во
времени и может расти с увеличением добычи элемента. Чем больше
технофильность элемента и меньше его биофильность, т.е. чем больше
величина деструкционной активности, тем опаснее он для живого вещества. В
настоящее время максимальной Д отличается ртуть; к элементам с очень слабой
Д относятся такие биофилы, как кальций, магний, калий.
Исходные
материалы.
Для
выполнения
работы
студентам
предоставляются данные о величине ежегодной мировой добычи, кларке
литосферы и биофильности 10-ти элементов (табл.17).
Задание
1. Рассчитать для каждого элемента величины технофильности и
деструкционной активности.
2. Сгруппировать полученные значения в ранжированные ряды по
убыванию каждого показателя.
3. Выделить группы элементов по близким значениям технофильности и
деструкционной активности и объяснить в заключении полученные
результаты.
19
Таблица 17
2
Добыча,
т/год
Биофильность
C
Na
S
K
Cr
Fe
Co
Cu
Cs
U
Mg
Cl
Ca
Ni
Ga
Rb
Sr
Ba
W
Pb
2,7×10-2
2,5
4,7×10-2
2,5
8,3×10-3
4,65
1,8×10-3
4,7×10-3
3,7×10-4
2,5×10-4
1,87
1,7×10-2
2,96
5,8×10-3
1,9×10-3
1,5×10-2
3,4×10-2
6,5×10-2
1,3×10-4
1,6×10-3
2,3×109
5×107
1,9×107
107
1,7×106
3,1×108
1,3×104
4,7×106
1
3×104
1,9×106
5×107
2,4×109
4×105
2,6
2×103
9×108
2×106
2,6×104
3,2×106
780
8×10-3
1
0,12
8×10-3
2×10-3
2,2×10-2
6,8×10-2
1,6×10-2
3,2×10-3
2×10-2
1,1
0,17
1,3×10-2
10-3
1,3×10-2
6×10-2
1,3×10-2
1,7×10-2
6×10-2
Вар-т
Кларк,
%
3
4
Элемен
ты
1
Элемен
ты
Вар-т
Кларк, ежегодная добыча и биофильность химических элементов
Кларк,
%
Добыча,
т/год
Биофильность
Li
F
Al
Si
Mn
Br
Zr
Mo
Cd
Hg
B
P
Ti
V
Zn
As
Ag
Sn
Sb
La
3,2×10-3
6,6×10-2
8,05
29,5
0,1
2,1×10-4
1,7×10-2
1,1×10-4
1,3×10-5
8,3×10-6
1,2×10-3
9,3×10-2
0,45
9×10-3
8,3×10-3
1,7×10-4
7×10-6
2,5×10-4
5×10-5
2,9×10-3
6,4×102
1,3×106
5,6×106
2,4×109
6×106
105
105
4,4×104
1,3×104
8,3×103
1,2×105
1,9×107
4,5×105
7,2×103
3,3×106
1,7×104
7×103
2×105
5×104
2,9×102
6×10-2
7×10-3
5×10-4
6×10-3
9,6×10-2
0,7
1,7×10-2
0,18
1,5×10-2
6×10-2
0,8
0,75
2,8×10-3
6×10-3
0,24
3,5×10-2
0,17
4×10-2
4×10-3
10-2
20
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Основная
1. Геохимия окружающей среды / Ю.Е. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др.
М. Недра,1990.─ 335 с.
2. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов
СССР. М. Высшая школа, 1988 ─ 324 с.
3. Закруткин В.Е. Геохимия ландшафта и техногенез. Ростов-на-Дону.
СКНЦ ВШ,2002. – 308 с.
4. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа,1989. ─ 528
с.
Дополнительная
1. Войткевич Г.В. и др. Краткий справочник по геохимии. Изд. 2-е. М.
Недра, 1977 ─ 183 c.
2. Гаврилова И.П., Касимов Н.С. Практикум по геохимии ландшафта.
Учебное пособие. М. Изд-во МГУ,1989 ─ 73 с.
3. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почв
химическими веществами. М., 1987─ 23 с.
4. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М. Высшая школа, 1975 ─ 423 с.
5. Приваленко В.В., Остроухова В.М., Домбровский Ю.А. и др. Экологогеохимические исследования городов Нижнего Дона. Ростов-на-Дону.
Облкомприроды, 1993 ─ 268 с.
21
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Введение
3
1. Общая пылевая нагрузка
3
2. Суммарный показатель загрязнения почвы
6
3. Суммарный показатель загрязнения снега. Временной показатель
загрязнения
12
4. Оценка экологической обстановки территории по геохимическим
показателям
15
5. Технофильность и деструкционная активность элементов
17
Список литературы
20