Тимиргалеев А. И.
Российский государственный ун-т им. А.И.Герцена, каф. геологии и геоэкологии, аспирант
Научный руководитель: проф., зав. каф. геологии и геоэкологии, д.п.н. Е. М. Нестеров
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ
МАЛЫХ ВОДОТОКОВ МЕГАПОЛИСА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
Донные отложения поверхностных водотоков традиционно используются в качестве индикатора для выявления состава, интенсивности и масштаба техногенного загрязнения. В существенной мере это обусловлено тем, что русловые отложения, как важнейшие компоненты аквальных ландшафтов, являются конечным звеном местных ландшафтных сопряжений, в силу чего их состав отражает геохимические особенности водосборных территорий. Особенно ярко подобная зависимость проявляется в бассейнах малых рек, которые служат основными приемниками разнообразных сточных вод, отходами и агломелиорантами поверхностного стока с освоенных территорий [5].
Кроме того, вертикальное распределение накопленных в толще отложений загрязняющих веществ, характерны для данного района, включая тяжелые металлы, которые являются наиболее универсальными индикаторами техногенных процессов, отражают историю техногенного загрязнения урбанизированной территории и соответствующего изменения экологического состояния водоемов.
Для Санкт-Петербурга изучение донных осадков особенно важно, так как на сегодняшний день почти 20% территории города занято водными объектами В городе и пригородах насчитывается 64 реки, 48 каналов и 34 ручья. Общая протяженность водотоков 555,5 км, из них в городе – 217,5 км [1].
Объект изучения был выбран не случайно – располагаясь в дельте Невы и являясь левым рукавом р. Мойка, р. Пряжка может служить хорошим примером результата техногенного воздействия на естественный водоток.
Для проведения данного исследования необходимо было определить характеристики регионального геохимического фона, провести районирование территории по геохимическим показателям, а так же выявить зоны аномального нарушения первичного геохимического фона.
Цифрами обозначены:
1 – Матисов мост,
2 – Банный мост,
3 – Бердов мост |
Рис. 1. Схематическое расположение профилей отбора проб на р.Пряжка | В ходе полевых работ в марте 2005 г. на р.Пряжка были заложены семь профилей от Матисова моста до территории ФГУП «Адмиралтейские верфи». Общая протяженность участков опробования составило приблизительно 900 м. Среднее расстояние между профилями 120-150 м. (рис. 1). На каждом профиле по трем скважинам с помощью модифицированного ручного торфяного бура отбиралась полная колонка осадков до коренных отложений. Колонка разбивалась на отдельные образцы по литологическим характеристикам, либо из середины каждого 10 сантиметрового отрезка по всему разрезу.
Рис. 1. Схематическое расположение профилей отбора проб на р.Пряжка
Всего было отобрано более 100 образцов. Усредненная глубина реки в местах отбора составляла 1,70 метра. Максимальная мощность отобранных колонок была 180 см, минимальная – 40 см. Верхний участок русла реки (профиля №№ 1-3) характеризуется техногенными илами темно-серого, зеленовато-серого цветов (мощностью до 70 см) и тонкими илистыми песками (70-90 см). Средний участок (профиля № 4,5) – серыми, темно-зелеными, а иногда черными илами (до 50 см), затем тонкими илистыми песками преходящие в крупно-среднезернистые пески светло-коричневого цвета (50-90 см). Нижний участок р.Пряжка в районе 6-го профиля – техногенными илами серого цвета (90 см) с постепенным уменьшением, к 7-му профилю, их мощностей до 50 см, ниже которых располагаются темно-серые тонкие илистые и коричневые крупно-среднезернистые пески (50-80 см).
В качестве метода анализа вещественного состава проб был избран метод рентгенофлуоресцентного анализа, современные модификации которого характеризуются оптимальным соотношением таких параметров, как экспрессность, представительность проб, чувствительность и экономичность.
Для реализации измерений использовался аппарат СПЕКТРОСКАН МАКС позволяющий определить валовое содержание тяжелых металлов Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Cr, V, As, Sr и оксидов Fe2O3, MnO, TiO2. В качестве аналитической базы использовалась лаборатория Геохимии окружающей среды РГПУ им. А.И. Герцена.
Для сравнительного анализа уровня накопления различных элементов в донных отложениях р.Пряжка, а также для определения степени аномальности содержаний были вычислены фоновые значения концентраций для исследуемого объекта. В качестве фона использовалась величина среднего гармонического, определенная по всем образцам донных проб (табл. 1).
Система расчета среднего гармонического такова, что позволяет существенно снизить роль аномальных значений в ряду данных, поэтому его величина может быть более объективна для оценки регионального фона, по сравнению с другими показателями [4].
Таблица 1. Данные статистической обработки результатов содержания химических элементов и некоторых соединений в донных отложениях р.Пряжка (n=106)
Как показали проведенные исследования, концентрация элементов существенно зависит от литологического состава донных отложений (табл. 2). Наименьшим содержанием характеризуются различные по зернистости песчаные отложения, коэффициент накопления для Pb, Zn, Ni, Co, V, As, Fe, Mn и Ti в них редко превышает 0,9 относительно фона. Увеличение глинистости песков сопровождается возрастанием концентрации для этих компонент. Так, минимальный коэффициент концентрации в техногенных илах равен 1,2. Концентрации таких элементов как Cr и Sr практически не изменяются в зависимости от литологического состава (Кн =1,0-1,1). У Cu с увеличением доли глинистости концентрация уменьшается, это может быть связано с плохим качеством выборки.
Рассматривая изменения концентраций по разрезу (отсчет мощностей начинается от поверхности дна) можно элементы объединить в группы.
Наблюдается увеличение концентраций Pb, Ni, Cr и As от глубины 80-90 до 30-50 см, далее - постоянное значение содержаний и в поверхностном слое (верхние 10 см) происходит небольшое уменьшение. Содержания Zn, Fe, Ti и Mn аналогично увеличивается до 30-50 см, далее – остаются постоянными либо незначительно увеличиваются. Уменьшение V наблюдается в интервале от 80-90 до 50-60см, далее увеличение до поверхности дна. Co и Sr характеризуются постоянством по всей колонке отобранных образцов. Содержание Cu уменьшается по всему разрезу (от 80-90 до 0 см).
Таблица 2. Среднее содержание компонентов в различных литологических составах
Кн – коэффициент накопления относительно среднего гармонического по р.Пряжка | 
