RU2176406C2

RU2176406C2 - Method for determining degree of technogenous snow cover pollution with heavy metals of iron group (cobalt, iron, nickel)

Info

Publication number: RU2176406C2
Application number: RU2000101371A
Authority: RU
Inventors: Е.Г. Язиков; О.А. Миков
Original assignee: Томский политехнический университет
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2001-11-27

Abstract

FIELD: environment control engineering. SUBSTANCE: method involves taking snow samples, melting them, filtering and drying. Solid residue is sieved to obtain fraction composed of particles of less than 1 mm limit size. The residue is placed in turn into a cell manufactured from non-magnetic material, set on magnetic susceptibility platform and measurements are done. The received values are marked on the map of territory under examination. Magnetic susceptibility isometric lines are built. Magnetic susceptibility values showing norm violation three times as large being found, the areas on the territory are marked as ones contaminated with heavy metals of iron group. EFFECT: accelerated method for revealing snow pollution in industrial areas and populated areas. 4 dwg

Description

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для контроля состояния снегового покрова территорий промышленных предприятий и населенных пунктов. The invention relates to environmental monitoring to monitor the state of the snow cover of the territories of industrial enterprises and settlements.

Загрязнение снега тяжелыми металлами интересует многих исследователей, так как снеговой покров является идеальной депонирующей средой для накопления техногенной составляющей. В снеге, а затем и в снеготалой воде могут образовываться как легко-, так и труднорастворимые соединения, не подверженные процессам быстрого и полного разрушения, которые попадают в почву, что особо опасно для живых организмов. Snow pollution by heavy metals is of interest to many researchers, since snow cover is an ideal deposition medium for the accumulation of anthropogenic component. In the snow, and then in the snowmelt water, both easily- and sparingly soluble compounds can form that are not subject to the processes of rapid and complete destruction, which fall into the soil, which is especially dangerous for living organisms.

Известен способ определения содержания суммы органо-минеральных соединений в природных и техногенных объектах [Полное описание к патенту РФ N 2047190, МПК 6 G 01 V 9/00, 1995], по которому отбирают пробы из природных сред, выделяют из проб хлороформенным экстрактом органо-минеральные соединения, переводят их в раствор, прозрачный в ультрафиолетовой области спектра, определяют спектрометрическим методом содержание суммы органо-минеральных соединений и по превышению их содержаний относительно фона дают оценку природным и техногенным объектам. A known method for determining the content of the amount of organo-mineral compounds in natural and man-made objects [Full description to the patent of the Russian Federation N 2047190, IPC 6 G 01 V 9/00, 1995], according to which samples are taken from natural environments, extracted from samples with a chloroform extract of organo- mineral compounds, translate them into a solution that is transparent in the ultraviolet region of the spectrum, determine the content of the sum of organo-mineral compounds by spectrometric method and, by exceeding their contents relative to the background, give an estimate of natural and man-made objects.

Способ выявления техногенного загрязнения почв никелем, медью, цинком и свинцом [Полное описание к патенту РФ N 2029321, МПК 6 G 01 V 9/00, 1995], включающий отбор проб, производство из них 0,1N или 1N солянокислых вытяжек, определение в них содержания никеля, меди, цинка и свинца и, если их концентрация превышает ПДК, судят о наличии техногенного загрязнения почвы. Однако этот способ технологически сложен, дорогостоек, требует особой чистоты реактивов и высокочувствительного аппаратурного метода анализа. A method for detecting industrial pollution of soils with nickel, copper, zinc and lead [Full description of RF patent N 2029321, IPC 6 G 01 V 9/00, 1995], including sampling, production of 0.1N or 1N hydrochloric acid extracts from them, as defined in their content of nickel, copper, zinc and lead, and if their concentration exceeds the MPC, judge the presence of technogenic pollution of the soil. However, this method is technologically complicated, expensive, requires a high purity of reagents and a highly sensitive apparatus analysis method.

Известен способ определения техногенного загрязнения почвенного покрова железом, кобальтом и никелем [Полное описание к патенту РФ N 2133487, МПК 6 G 01 V 9/00, 1999], включающий отбор проб почв, их высушивание, просеивание до фракции менее 1 мм, поочередное помещение их в кювету из немагнитного материала, которую устанавливают на платформу датчика магнитной восприимчивости, производят измерения в них магнитной восприимчивости. Затем полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа. A known method for determining technogenic pollution of the soil with iron, cobalt and nickel [Full description to the patent of the Russian Federation N 2133487, IPC 6 G 01 V 9/00, 1999], including sampling soils, drying, sifting to a fraction of less than 1 mm, alternate placement they are in a cuvette of non-magnetic material, which is installed on the platform of the magnetic susceptibility sensor, they measure the magnetic susceptibility. Then, the obtained values are plotted on the map of the study area, magnetic susceptibility contours are plotted and, when the magnetic susceptibility values are exceeded relative to the background, contaminated areas of the territory are isolated with heavy metals of the iron group.

Однако этим способом проводят определение загрязнения почвенного покрова, представляющий собой только верхний гумусовый горизонт мощностью до 10 см, что не всегда позволяет исключить фоновую нагрузку в связи с различным типом почв, что может искажать результаты исследования. However, this method determines the contamination of the soil cover, which is only the upper humus horizon with a thickness of up to 10 cm, which does not always allow excluding the background load due to the different type of soil, which may distort the results of the study.

Задачей настоящего изобретения является экспрессное определение загрязненности снегового покрова железом, никелем и кобальтом (металлами группы железа) на территориях промышленных предприятий и населенных пунктов на стадии рекогносцировочных эколого-геохимических исследований. The objective of the present invention is the rapid determination of contamination of the snow cover with iron, nickel and cobalt (metals of the iron group) in the territories of industrial enterprises and settlements at the stage of reconnaissance ecological and geochemical studies.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения техногенной загрязненности снегового покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), заключающемся в отборе проб снега, их таянии, фильтрации снеготалой воды, высушивании твердого осадка, просеивании до фракции менее 1 мм, поочередном помещении отсеянной твердой фракции в кювету из немагнитного материала, установке кюветы на платформу датчика магнитной восприимчивости, измерении магнитной восприимчивости, затем вынесении полученных значений на карту исследуемой территории, построении изолиний магнитной восприимчивости и выделении загрязненных участков территории тяжелыми металлами группы железа по трехкратному превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона. The problem is solved in that in the method for determining the technogenic pollution of the snow cover with heavy metals of the iron group (iron, cobalt, nickel), which consists in taking snow samples, melting them, filtering snow-melted water, drying the solid precipitate, sifting to a fraction of less than 1 mm, alternately placing the screened solid fraction in a cuvette of non-magnetic material, installing the cuvette on the platform of the magnetic susceptibility sensor, measuring the magnetic susceptibility, then transferring the obtained values to a map uemoy territory contouring magnetic susceptibility and separation areas of land contaminated by heavy metals of the iron group of three-fold excess with respect to the magnetic susceptibility values of the background.

Предлагаемый способ, по сравнению с известным, дает возможность экспрессно выделить загрязненность снегового покрова на ранних стадиях исследований и достаточно дешево оценить величину магнитной восприимчивости в твердом осадке снега, что позволяет производить опережающую съемку и выделять участки под детальные исследования. Полученные результаты повышают геохимическую, экологическую и социальную эффективность работ за счет экспрессности и определения нового параметра магнитной восприимчивости в исследуемых объектах. The proposed method, in comparison with the known method, makes it possible to expressly identify the contamination of the snow cover in the early stages of research and to rather cheaply estimate the magnitude of the magnetic susceptibility in solid snow sediment, which makes it possible to pre-empt and select areas for detailed studies. The results obtained increase the geochemical, environmental and social efficiency of the work due to the expressness and determination of a new parameter of magnetic susceptibility in the studied objects.

Перечень фигур графических изображений
Фиг. 1 - Карта распределения магнитной восприимчивости в снеговом покрове территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г.Томска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.List of figures of graphic images
FIG. 1 - Map of the distribution of magnetic susceptibility in the snow cover of the territory of the industrial enterprise AOOT "Sibelektromotor", Tomsk. Numerical values indicate the magnitude of the magnetic susceptibility of isoconcentrations in SI units. Shaded areas highlight areas of abnormal snow contamination.

Фиг. 2 - Карта распределения суммы среднесуточного выпадения элементов (кобальт, никель) в снеговом покрове территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г.Томска по данным эмиссионно-спектрального анализа. Цифровые значения указывают величину среднесуточного выпадения элементов в мг/км² •сутки. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.FIG. 2 - Distribution map of the average daily precipitation of elements (cobalt, nickel) in the snow cover of the territory of the industrial enterprise AOOT "Sibelektromotor" in Tomsk according to emission spectral analysis. Numerical values indicate the average daily precipitation of elements in mg / km ² • day. Shaded areas highlight areas of abnormal snow contamination.

Фиг. 3 - Карта распределения магнитной восприимчивости в снеговом покрове территории г.Междуреченска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова. FIG. 3 - Map of the distribution of magnetic susceptibility in the snow cover of the territory of the city of Mezhdurechensk. Numerical values indicate the magnitude of the magnetic susceptibility of isoconcentrations in SI units. Shaded areas highlight areas of abnormal snow contamination.

Фиг. 4 - Карта распределения суммы среднесуточного выпадения элементов (кобальт, никель) в снеговом покрове территории г.Междуреченска по данным эмиссионно-спектрального анализа. Цифровые значения указывают величину среднесуточного выпадения элементов в мг/м²•сутки. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.FIG. 4 - Map of the distribution of the average daily precipitation of elements (cobalt, nickel) in the snow cover of the territory of the city of Mezhdurechensk according to emission spectral analysis. Numerical values indicate the average daily precipitation of elements in mg / m ² • day. Shaded areas highlight areas of abnormal snow contamination.

Способ реализуется следующим образом. The method is implemented as follows.

В соответствии с поставленной задачей поисковой геохимии и экогеохимии проводят опробование (вес пробы от 2 до 15 кг) снега по определенной сети в зависимости от масштаба съемки. Пробу тают при комнатной температуре, фильтруют, высушивают и твердый осадок просеивают через сито с размером ячеек 1 мм. Затем просеянную массу (фракция менее 1 мм) помещают в специальную кювету, выполненную из немагнитного материала в форме параллелепипеда. Совмещают ее положение с платформой датчика серийного прибора ИМВ-2 (измеритель магнитной восприимчивости) и производят измерение не менее трех раз магнитной восприимчивости, после чего значения осредняют. Полученные результаты выносятся на карту фактов и про значениям магнитной восприимчивости строят карту, на которой выделяют участки, превышающие фоновые концентрации. Участки, на которых устанавливается трехкратное превышение фона магнитной восприимчивости, являются аномальными по техногенному загрязнению. In accordance with the task of exploratory geochemistry and ecogeochemistry, snow is tested (sample weight from 2 to 15 kg) over a specific network, depending on the scale of the survey. The sample was thawed at room temperature, filtered, dried and the solid precipitate was sieved through a sieve with a mesh size of 1 mm. Then the sieved mass (fraction less than 1 mm) is placed in a special cuvette made of a non-magnetic material in the form of a parallelepiped. Combine its position with the sensor platform of the IMV-2 serial device (magnetic susceptibility meter) and measure the magnetic susceptibility at least three times, after which the values are averaged. The obtained results are put on a fact map and, on the values of magnetic susceptibility, a map is constructed on which sections that exceed background concentrations are distinguished. Areas in which triple excess of the background of magnetic susceptibility is established are anomalous in technogenic pollution.

Пример выполнения предлагаемого способа. На территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г. Томска отбирались пробы снега весом 3-3,5 кг на площади промышленной территории и в санитарно-защитной зоне по сети 250х250 метров. После отбора пробы таились, фильтровались, высушивались, просеивались и подвергались измерению магнитной восприимчивости. Полученные результаты выносились на карту, после чего производили построение изолиний магнитной восприимчивости и выделяли участки максимального загрязнения (фиг. 1), где фоновые концентрации составляли 10-20•10^-5 ед.СИ. Ореолы повышенных значений загрязнения характеризуются величинами более 20•10^-5 ед. СИ магнитной восприимчивости, а аномальные в области более 60•10^-5 ед.СИ. Участки максимального загрязнения характеризуются значениями более 300•10^-5 ед.СИ, что отражает специфику предприятия с его чугуно-литейным производством.An example of the proposed method. On the territory of the industrial enterprise AOOT "Sibelektromotor" in Tomsk, snow samples weighing 3-3.5 kg were taken on the area of the industrial territory and in the sanitary protection zone via a 250x250 meter network. After sampling, the samples were hidden, filtered, dried, sieved and subjected to a measurement of magnetic susceptibility. The results were put on a map, after which magnetic isoline isolines were plotted and areas of maximum contamination were identified (Fig. 1), where the background concentrations were 10-20 • 10 ^-5 SI units. Halos of increased pollution values are characterized by values of more than 20 • 10 ^-5 units. SI magnetic susceptibility, and abnormal in the region of more than 60 • 10 ^-5 SI units. The areas of maximum pollution are characterized by values of more than 300 • 10 ^-5 SI units, which reflects the specifics of the enterprise with its iron and foundry production.

Для контроля загрязнения пробы твердого осадка снега были проанализированы на содержание Ni и Co эмиссионно-спектральным анализом, а затем была рассчитана среднесуточная величина выпадения элементов на единицу площади. Полученные результаты вынесены на карту (фиг. 2), где участки аномальных концентраций тяжелых металлов (Co+Ni) совпадают с участками максимальных значений магнитной восприимчивости (фиг. 1). To control pollution, samples of solid snow sediment were analyzed for Ni and Co content by emission spectral analysis, and then the average daily precipitation of the elements per unit area was calculated. The results are plotted on a map (Fig. 2), where the areas of abnormal concentrations of heavy metals (Co + Ni) coincide with the areas of maximum values of magnetic susceptibility (Fig. 1).

Представленные данные являются составной частью эколого-геохимического и многоцелевого геохимического картирования и направлены на создание технологий этих картирований. Исследование магнитной восприимчивости в снеговом покрове проводилось также на территории г.Междуреченска (фиг. 3 и 4). The presented data are an integral part of ecological-geochemical and multi-purpose geochemical mapping and are aimed at creating technologies for these mapping. A study of magnetic susceptibility in the snow cover was also carried out on the territory of Mezhdurechensk (Figs. 3 and 4).

Claims

A method for determining the technogenic pollution of the snow cover with heavy metals of the iron group (iron, cobalt, nickel), including sampling snow, melting it, filtering snow-melted water, drying the solid precipitate, sifting to a fraction of less than 1 mm, alternately placing the screened solid fraction in a cell from a non-magnetic material, installing a cuvette on the platform of the magnetic susceptibility sensor, measuring the magnetic susceptibility, then placing the obtained values on a map of the study area, building magnetic isolines susceptibility and the allocation of contaminated areas of the territory with heavy metals of the iron group by three times the magnitude of the magnetic susceptibility relative to the background.