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


Форма входу
    Вітаємо на нашому сайті!

Кочергина Ю. В.*, Воронцова А. В.**, Тимиргалеев А. И.***

Российский гос. педагогический ун-т им. А.И. Герцена, институт естествознания,

*студ. IV курса, **студ. III курса, ***аспирант.

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

ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА

 

Наиболее актуальной геоэкологической проблемой водных объектов г. Санкт-Петербурга является загрязнение донных осадков тяжелыми металлами, нефтяными углеводородами и органикой. Содержание в донных отложениях тяжелых металлов является надежным и достаточно стабильным показателем общего уровня техногенной нагрузки на городские водоемы, что и определяет актуальность нашего исследования.

Целью работы являлось исследование состояния и динамики поведения тяжелых металлов в донных отложениях малых водотоков Санкт-Петербурга. В основу исследования легли результаты изучения водотоков Санкт-Петербурга, полученных авторами в течении полевых сезонов 2005-2008 гг. Исследования велись зимой со льда акваторий. Донные отложения отбирались из поверхностного слоя осадков и вертикальных разрезов их толщ. Всего было отобрано около 1200 проб донных отложений. Для координатной привязки использовался GPS-навигатор. Среди опробованных малых водотоков: р. Пряжка, р. Охта, р. Оккервиль, р. Мойка, р. Монастырка, кан. Грибоедова. Образцы анализировались в лаборатории Геохимии окружающей среды имени А.Е. Ферсмана рентгенофлуоресцентным методом на спектрометре «СПЕКТРОСКАН МАКС», позволяющем измерять такие элементы, как Cr, Co, Ni, Cu, Zn, As, Sr, Pb, а также оксиды: TiO2, MnO, Fe2O3. При обработке данных использовались многомерный факторный и корреляционный методы математического анализа. Построены геохимические карты распределения микроэлементов.

Проведенные исследования показали, что концентрация элементов для данных водотоков зависит от литологического состава донных отложений (табл. 1). Наименьшим содержанием характеризуются различные по зернистости песчаные отложения, коэффициент накопления для Pb, Zn, Ni, Co, V, As, Fe, Mn и Tiв них редко превышает 0,9 относительно фона. Увеличение глинистости песков сопровождается возрастанием концентрации для этих компонент. Концентрации таких элементов, как Cr и Sr, практически не изменяются в зависимости от литологического состава (Кн =1,0-1,1).

Для оценки уровня загрязнения использовались такие показатели как: кларки концентраций (Кк) элементов – отношение среднего содержания микроэлементов в донных отложениях к условному их кларковому содержанию в земной коре; коэффициент концентрации (Кс) элементов – отношение фактического содержание элемента к среднему значению этого элемента в донных отложениях.

Таблица 1. Среднее содержание компонентов в различных литологических составах

Компонент

Крупно-средне-зернистые пески

Кн

Тонкие илистые пески

Кн

Техногенные илы

Кн

Pb, ppm

104

0,9

167

1,2

193

1,4

Zn, ppm

257

0,9

433

1,2

509

1,5

Cu, ppm

31

1,5

27

1,3

23

1,1

Ni, ppm

37

0,9

49

1,1

57

1,4

Co, ppm

10

1,0

10

1,0

11

1,2

Fe2O3, %

2

0,8

3

1,0

4

1,3

MnO, ppm

238

0,8

348

1,0

441

1,3

Cr, ppm

100

1,0

102

1,0

118

1,1

V, ppm

25

0,8

45

1,2

56

1,5

TiO2, %

0,2

0,8

0,3

1,1

0,4

1,4

As, ppm

27

0,8

39

1,2

44

1,3

Sr, ppm

185

1,0

184

1,0

177

1,0

Примечание: Кн – коэффициент накопления относительно среднего геометрического.

 

Для донных отложений р. Мойка установлено, что большинство элементов обнаруживают недостаточность к кларку (Кк=0,2-0,9). Исключения составляют свинец (Кк=4,4), цинк (Кк=3,0) и мышьяк (Кк=12,2). В закономерностях распределения и степени концентрации, таких элементов, как Pb, Zn и As наблюдается много общего. Первый участок (исток – Зимняя канавка) характеризуется содержанием элементов (Pb, Zn и As), близкими к фоновым значениям (Кс=1-1,5). Второй участок (среднее течение р. Мойка) – увеличениями концентраций в местах расположения мостов (Зеленый, Красный и Синий) до 2 долей фона. Третий участок (от Крюкова канала до устья) – резким увеличением содержания элементов (свинец до 3,5 долей фона, цинк и мышьяк – 3 фона). Это связано с увеличением доли глинистости в отобранных образцах и со сточными водами с расположенной вдоль русла р. Мойка. Содержания Cu и Sr вдоль всего русла реки постоянны и не превышают средне городской фон (Кс=0,5-1). Концентрации остальных элементов также постоянны по руслу с незначительными увеличениями в местах изменения гидрологических условий р. Мойка. Анализ главных компонент позволил выделить ассоциации элементов: 1) Ni, Fe, Ti, V, Mn –поступление элементов с естественными потоками вещества; 2) As, Pb, Zn - отражают специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления.

Большинство изученных элементов присутствуют в отложениях кан. Грибоедова в количествах ниже кларка (Кк=0,3-0,8). Исключения составляют свинец (Кк=4,5), цинк (Кк=2,8) и мышьяк (Кк=12,3). Анализ трендов распределения  позволил выделить общую закономерность у: Zn, Pb, As Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Ti и Co – от истока до пересечения с Крюковым каналом равномерные фоновые значения (Кс=0,5-1,5), с небольшими повышениями концентраций Zn, Pb и As (до 2 долей фона) на участке Банковского – Демидова мостов. На последнем участке увеличение содержание элементов Кс=3. Концентрация Sr равна фоновому значению по всему руслу. По результатам факторного и кластерного анализов выделяются три основные ассоциации: 1) Ni, Cr, Co, Ti, V; 2) As, Zn, Pb; 3) Fe, Mn. Первая ассоциация отражает накопление изучаемых элементов при ведущей роли ассоциации металлов сидерофильной группы, он интерпретируется как породный. Вторая и третья – техногенные, показывающие комплексный характер промышленного воздействия на геосистему водотока.

Для донных отложений р. Пряжка отмечается значительное превышение, по отношению к кларку по свинцу (Кк=10,1), цинку (Кк=6,25) и мышьяку (Кк=23,31). Кроме того, концентрации этих элементов в два раза превышают их содержание в р. Мойка и кан. Грибоедова, что говорит о более интенсивном техногенном загрязнении р. Пряжки. Сопоставление трендовых поверхностей тяжелых металлов позволило установить, что в закономерностях распределения и степени концентрации, таких элементов как свинец, никель и мышьяк наблюдается много общего. Для этих элементов наблюдается постепенное увеличение концентрации вдоль всего русла реки: As – Кс изменяется от фонового значения до 5 долей фона; Ni – Кс от 1 до 3; Pb – Кс от 2 до 6 фона. Это связано с увеличением доли сточных вод промышленного предприятия «Адмиралтейские верфи». Здесь было выделено две основные ассоциации изучаемых элементов 1) Pb, As, Zn, Ni, Cr; 2) Ti, Fe, V, Co. Первая ассоциация показывает неоднородность геохимического поля, т.к. представлена элементами, обусловленными как природными (Ni-Cr), так и техногенными (Pb-Zn-As) закономерностями формирования химического состава донных отложений. Вторая ассоциация – техногенная.

Большинство изученных элементов присутствуют в отложениях р. Оккервиль в количествах ниже кларка (Кк=0,3-0,6). Исключения составляют свинец (Кк=1,2), цинк (Кк=2,1) и мышьяк (Кк=5,2). При этом для большинства элементов отмечаются низкие значения содержания по сравнению с геохимическим фоном по всем исследуемым водотокам. Pb и As – характеризуется относительно равномерным распределением с концентрациями ниже фоновых значений (Кс=0,5-1); Mn, Co и Fe – до Российского моста содержания в пределах фоновых значений, далее до Яблоновского моста постепенное увеличение концентрации до 1,5 долей фона, а от Яблоновского моста до устья – резкое увеличение содержания Кс=3 (источником которых можно рассматривать железнодорожный переезд); Sr, V, Ti, Ni и Zn – равномерное распределение на уровне фоновых значений, с небольшим увеличением концентрации на участке от Яблоновского до Заневского мостов до Кс=2,5 (этот участок также приурочен к воздействию железнодорожного переезда); Cu и Cr – характеризуются относительно равномерным распределением с концентрациями на всей исследуемой территории (Кс=0,5-1). Нами установлены три ассоциации элементов: 1) Cr, Ni, Ti- отражает поступление элементов с естественными потоками вещества; 2) As, Pb, Zn, Mn– отражает специфику техногенного воздействия на процессы осадконакопления; 3) V, Ti, Sr, Co. Образование третьей ассоциации вызвано природными процессами дифференциации материалов.

Большинство элементов донных отложений р. Охта присутствуют в количествах ниже кларка (Кк=0,5-0,8). Исключения составляют свинец (Кк=2,7), цинк (Кк=2,9) и мышьяк (Кк=9,8). Анализ пространственных закономерностей на основе созданных трендов позволил выделить следующее: Zn, Pb, As, Sr и V – равномерные фоновые значения (Кс=0,5-1,5), со значительными повышениями концентраций (до 3 долей фона) на участке Индустриальный – Уткин мосты, места расположения промышленных предприятий (ЗАО «Экспериментальный завод», ОАО «Мостспецмонтаж», ООО «Краски текс», и др.); Cr, Cu, Ni, Ti и Fe – равномерное распределением концентраций (Кс=0,5-1,0), с небольшими увеличениями (до 2 долей фона) в местах изменения гидрологических условий р. Охта; Mn – характеризуется повышенными содержаниями (Кс=3) на участках: железнодорожный переезд – плотина и мост Энергетиков – устье р. Оккервиль (источниками – железнодорожный переезд, НИИ «Химволокно», Охтинский завод «Пластполимер» и т.д.). На остальных участках наблюдаются концентрации, близкие к фоновому значению; Co – на участках: от железнодорожного переезда до Капсюльного моста и от устья р. Оккервиль до устья р. Охты – концентрации близкие к фоновому значению. На остальной исследуемой территории повышенное содержание (Кс=3). Выделены две основные ассоциации: Pb, As, Zn, Sr – техногенного воздействия на процессы осадконакопления; Fe, Co, Ti, V – поступление элементов с естественными потоками вещества.

Большинство фоновых значений элементов р. Монастырка обнаруживают недостаточность к кларку (Кк=0,4-0,8). Исключения составляют хром (Кк=1,2), свинец (Кк=3,8), цинк (Кк=3,0) и мышьяк (Кк=11,68). На всем ее протяжении наблюдается равномерное распределение Fe, Ni, Cr, Cu, As и Pb с концентрациями близких к фоновым значениям (Кс=0,5-1); Mn, V и Ti – повышенные концентрации (Кс=1,5), Co – характеризуется значительными превышениями фоновых значений (Кс=3) на исследуемой территории; Zn – участок от бассейна Обводного канала до р. Волковка повышенное содержание (Кс=3), на остальной исследуемой территории – низкие концентрации (Кс=0,5); Sr равномерно распределен по всей территории (Кс=1). Анализ главных компонент позволил выделить три ассоциации: поступление с естественными потоками вещества – 1) Cr, Fe, Ni, Cu, Co, Zn; 2) Ti, V, Mn; за счет техногенного воздействия; 3) As, Pb.

Изучение разрезов донных отложений выделяет две основные группы элементов, характеризующиеся идентичными распределениями: 1) Pb, Zn и As; 2) Ni, Fe, V и Mn. Наибольший разброс содержания по колонке отмечается у р.Мойка и р.Охта по Zn, V, Co и Cu. Поверхностные слои на всех исследуемых водотоках характеризуются значениями, близкими к фону.

Среди источников поступления поллютантов можно выделить: промышленные предприятия (р. Пряжка, р. Охта) и транспортную инфраструктуру (все рассматриваемые водотоки), что обусловливает большой объем промышленных сбросов. Большую роль в загрязнении водотоков города играют автомобильные и железнодорожные переезды (р. Оккервиль, р. Охта), сток ливневых вод и вод коммунально-бытового использования.

Рассматривая водотоки между собой, можно сделать вывод, что: р. Мойка, кан. Грибоедова, р. Монастырка – водотоки, подверженные активному воздействию автомобильного движения и стоку вод коммунального использования. Река Пряжка подвержена воздействию автомобильного движения и сточных вод с промышленного предприятия «Адмиралтейские верфи». Воздействие железнодорожных переездов на р. Охта и р. Оккервиль отмечается повышенными значениями марганца и кобальта. Кроме этого, воздействие комплекса промышленных предприятий на р. Охта привело к загрязнению водотока медью и железом. Состав и закономерности распределения ассоциаций химических элементов в донных отложениях свидетельствуют о сопоставимом влиянии природных и антропогенных процессов на малые водотоки Санкт-Петербурга. Для своевременного выявления и устранения очагов загрязнения необходим дальнейший мониторинг данного объекта.

 

 


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)