Сайт кафедри  географії ДНУ
Кафедра географії історичного факультету Дніпровського національного університету імені Олеся Гонара     
.
Навігація


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Воронцова А. В,* Зарина Л. М.,** Тимиргалеев А. И.**

Российский гос. педаг. ун-т им. А.И. Герцена, кафедра геологии и геоэкологии,

*студ. IV курса, ** аспирант.

Научный руководитель:  д.п.н., к.г.-м.н., зав. каф. геологии и геоэкологии Нестеров Е.М.

СНЕЖНЫЙ ПОКРОВ КАК ИНДИКАТОР ПОВЕДЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ

 

Несмотря на усиление мер контроля над состоянием окружающей среды в городах количество выбросов непрерывно увеличивается, что свидетельствует о необходимости и важности систематического изучения загрязнения атмосферы урбанизированных территорий. Особая роль в геохимическом мониторинге и оценке экологического состояния окружающей среды городов отводится изучению тяжелых металлов (ТМ), которые в списке приоритетности загрязняющих веществ занимают одно из ведущих положении [1].

Снег, обладая высокой сорбционной способностью, захватывает во время снегопада существенную часть продуктов техногенезиса из атмосферы и откладывает их на поверхности. В снежном покрове аккумулируется также пыль, оседающая в периоды между снегопадами. Состав снега (концентратора атмосферных примесей) служит косвенным показателем загрязнения приземных слоев атмосферы, дает информацию о пространственном распределении химических элементов и интенсивности воздействия источников выбросов за определенный период – период одного снегопада или за весь период лежания снега.

Годовые динамические наблюдения за составом снега на одной и той же территории позволяют выявить тенденцию в изменении качества окружающей среды, обнаружить новые очаги загрязнения, в которых пока не произошло существенных нарушений химического состава [2]. Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снежного покрова как естественного накопителя химических элементов за зимний период в центральной части г. Санкт-Петербурга.

В данной работе проводится анализ содержания и поведения тяжелых металлов в снежном покрове на территории РГПУ имени А.И. Герцена за пятилетний период наблюдения. Для установления взаимосвязей между элементами использовались данные пробоотбора 2007 года. Отбор проб снега производился ежегодно в феврале, марте с 2003 по 2007 гг. «точечным» способом со всей толщи снежного покрова в пределах территории университета. Объём взятых проб в среднем составлял 3-4 дм3. Далее все исследования проводились в лаборатории геохимии окружающей среды имени А.Е. Ферсмана. Для анализа использовалось 250 см3 талой воды каждой пробы снега. После растапливания проб снега талую воду фильтровали, затем ее прогоняли через каскад сорбционных целлюлозных ДЭТАТА-фильтров, на которых концентрировались тяжелые металлы. В дальнейшем определение содержания элементов проводилось по результатам анализа полученных фильтров-концентратов на рентгенофлюоресцентном спектрометре «СПЕКТРОСКАН-МАКС», позволяющим определить валовое содержание таких тяжелых металлов как Bi, Pb, Zn, Cu, Ni, Co, Fe, Mn, Cr и V. В результате статистической обработки аналитических данных было установлено, что наблюдаемое распределение концентраций элементов подчиняется логнормальному закону. Таким образом, в качестве параметров распределения были использованы средние геометрические значения содержания элементов и стандартные множители в качестве меры геохимической дисперсии [3].

Рассматривая результаты проведенных анализов (табл. 1), можно сделать вывод о достаточно низком уровне загрязнения снега тяжелыми металлами на территории университета. В талой воде содержание металлов в среднем в 5-50 раз ниже, чем уровень предельно допустимых концентраций для воды водоёмов. Также из таблицы видно, что выборки характеризуются однородностью и относительно небольшим разбросом концентраций элементов (= 1,1-1,7).

 

Таблица 1. Средние геометрические содержания тяжелых металлов (мкг/л)

в снежном покрове территории РГПУ имени А.И. Герцена за 2003-2007 гг.

ТМ

Года

Bi

Pb

Zn

Cu

Ni

Fe

Cr

V

Сг

Сг

Сг

Сг

Сг

Сг

Сг

Сг

2003[4]

17,5

1,4

17,2

1,3

144,0

1,3

15,0

1,7

7,4

1,5

15,0

1,4

9,9

1,5

8,7

1,5

2004[5]

12,9

1,1

12,1

1,1

164,7

1,5

21,5

1,6

3,9

1,7

17,3

1,7

7,1

1,1

7,1

1,2

2005

14,2

1,2

12,1

1,2

268,7

1,3

28,5

1,4

9,2

1,6

14,1

1,4

7,4

1,1

9,8

1,2

2006[6]

13,6

1,2

10,1

1,2

81,8

1,6

19,3

1,4

7,0

1,2

16,2

1,3

7,0

1,0

8,5

1,4

2007

16,9

1,6

14,2

1,7

17,9

1,5

21,1

1,1

3,2

1,7

13,6

1,3

8,4

1,6

8,5

1,1

ПДК[7]

100

30

1000

100

100

300

500

100

Примечание: Сг – среднее геометрическое,  - стандартный множитель

 

На построенной диаграмме (рис. 2а) наблюдаются постоянные значения концентраций исследуемых элементов, а незначительные изменения связаны с погрешностью прибора. А поведение Zn (резкое увеличение содержания в 2 раза в 2005 г., затем скачкообразное понижение в 3 и в 14 раз соответственно в 2006-2007 гг.) можно объяснить плохим качеством пробоподготовки (рис. 2б).

По данным отбора 2007 г. построена корреляционная матрица (табл. 2). Её анализ показал, что коэффициент корреляции достигает максимальных значений для Bi, Pb и Cr и изменяется в пределах от 0,86 до 0,95. Статистически значимая положительная взаимосвязь отмечается между Ni и Zn (R=0,72), Ni и Cu (R=0,79), Cu и Fe (R=0.75), Cu и Cr (R=0.75), Fe и Ni (R=0,91). Также наблюдается взаимосвязь между V и Zn, Cu, Ni, Fe (R от 0,74 до 0,97).

Для более полного анализа всей совокупности данных и для выяснения более тонкой структуры взаимосвязи между элементами и выделения элементных ассоциаций был применен метод кластерного анализа на основе алгоритма расчета евклидового расстояния в многомерном пространстве нормализованных параметров.

а                                                                        б

Рис. 2. Диаграммы распределения содержаний элементов (мкг/л) по годам:

а – Bi, Pb, Cu, Ni, Fe, Cr и V; б – Zn

 

Таблица 2.Значения парных коэффициентов корреляции между элементами в снежном

покрове территории РГПУ за 2007 г.

 

 

Bi

Pb

Zn

Cu

Ni

Fe

Cr

V

Bi

1,00

0,95

0,16

0,60

0,33

0,40

0,93

0,46

Pb

 

1,00

0,13

0,54

0,23

0,24

0,86

0,31

Zn

 

 

1,00

0,38

0,72

0,68

0,35

0,74

Cu

 

 

 

1,00

0,79

0,75

0,75

0,77

Ni

 

 

 

 

1,00

0,91

0,58

0,87

Fe

 

 

 

 

 

1,00

0,64

0,97

Cr

 

 

 

 

 

 

1,00

0,70

V

 

 

 

 

 

 

 

1,00

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 3. Результаты кластерного анализа содержаний элементов в снежном покрове территории

РГПУ за 2007 г.

Как видно из полученных данных (рис. 3), на основе выбранной меры расстояния, среди рассмотренных элементов можно выделить две основные группы: 1) V, Fe и Cr; 2) Pb и Bi. Менее тесную связь с перечисленными элементами имеет Cu и Zn. Ni характеризуется слабой связью со всеми элементами.

Таким образом, проведённые лабораторные исследования показывают, что, в целом, содержания тяжёлых металлов в талой воде снежного покрова территории РГПУ им. А.И. Герцена, весьма низки. За пятилетний период не наблюдается резких скачков содержания элементов, за исключением Zn, что свидетельствует об их равномерном поступлении. Следовательно, мы можем сделать вывод о достаточно безопасной экологической обстановке, сложившейся на исследуемом участке. На основе корреляционной матрицы и кластерного анализа нами были выделены группы элементов. Анализ групп позволил установить, что наиболее тесными связями обладают V, Fe, Cr, Pb и Bi. Это говорит о едином источнике поступления тяжелых металлов – атмосфере. Для своевременного выявления и устранения очагов загрязнения необходим дальнейший мониторинг данного объекта.

 

Информационные источники:

1. Фасхутдинов М.Г. Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра: автореф. дис. канд. геогр. наук. – Казань, 2004.

2. Бордон С.В. Формирование геохимических аномалий в снежном покрове урбанизированных территорий // «Лiтасфера». – 1996. – №5. – С. 172-177.

3. Ярошевский А.А. Применение математики в геохимии: некоторые типы задач и методы решения // СОЖ. Науки о Земле.– №7. – 1996. – С. 67-73.

4. Нестеров Е.М., Табунс Э.В., Петров А.М. Геохимия снежного покрова территории РГПУ им. А.И.Герцена. / Геология в школе и вузе: геология и цивилизация: Материалы III междунар. конф. – СПб., 2003. – С. 38-42.

5. Петров А.М. Содержание тяжелых металлов в снежном покрове территории РГПУ им. А.И. Герцена. / Школа экологической геологии и рационального недропользования: V межвуз. молодежная науч. конф. – СПб., 2004. – С. 268-270.

6. Нестеров Д.А., Оленбург М.Г., Петров А.М. Мониторинг поведения тяжелых металлов в снежном покрове на территории РГПУ им. А.И.Герцена. / География и смежные науки. LIX Герценовские чтения: Материалы межвуз. конф. – СПб., 2006. – С. 151-154.

 

7. Беспамятных Г.П., Кротов Ю.А. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. – Л.: Химия, 1985.


Новини


  Погода

  Партнеры

  Реклама

  Календарь

  Погода

.
Кафедра географії, історичний факультет Дніпровського національного університету імені Олеся Гончара (106 Географія, 242 Туризм, 014.07 Середня освіта (Географія))
© 2006-2019. Поширення матеріалів сайту дозволяється за умови посилання на www.ggf-dnu.org.ua
© Розроблення та підтримка сайту - Гаврюшин Олександр (admin@ggf-dnu.org.ua)