RU2205401C1 - Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек - Google Patents
Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек Download PDFInfo
- Publication number
- RU2205401C1 RU2205401C1 RU2001131942/04A RU2001131942A RU2205401C1 RU 2205401 C1 RU2205401 C1 RU 2205401C1 RU 2001131942/04 A RU2001131942/04 A RU 2001131942/04A RU 2001131942 A RU2001131942 A RU 2001131942A RU 2205401 C1 RU2205401 C1 RU 2205401C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pollution
- suspension
- epiphytic
- values
- chemical elements
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Non-Biological Materials By The Use Of Chemical Means (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способам выявления, оценки, установления качественного состава и уровня техногенного загрязнения рек и может быть использовано для определения экологического состояния водотоков промышленно-урбанизированных районов. Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек промышленно-урбанизированных районов включает отбор проб, выделение из речной взвеси, определение ее химического состава с последующей оценкой уровня накопления химических элементов относительно их фоновых содержаний, установление участков рек с разным уровнем техногенного загрязнения, причем в качестве речной взвеси используют эпифитовзвесь, которую отделяют от растений-макрофитов после их извлечения из воды и высушивания, в пробах эпифитовзвеси стандартными методами химического анализа определяют содержания химических элементов, рассчитывают коэффициенты концентрации химических элементов в эпифитовзвеси в виде отношения их содержания в конкретной точке наблюдения к фоновому содержанию, группируют химические элементы по значениям коэффициентов концентрации в эпифитовзвеси и устанавливают геохимические ассоциации, которые характеризуют качественный состав техногенного загрязнения, рассчитывают суммарный показатель загрязнения, который представляет собой сумму коэффициентов концентрации химических элементов, входящих в геохимическую ассоциацию, за вычетом фона; на основании значений суммарного показателя загрязнения оценивают уровень техногенного загрязнения как слабый при значениях данного показателя меньше 20, средний при значениях показателя от 20 до 60, высокий при значениях показателя от 60 до 200, очень высокий при значениях показателя от 200 до 600, чрезвычайно высокий при значениях показателя больше 600; по соотношению различных форм нахождения химических элементов в эпифитовзвеси оценивают их миграционную способность, выявляют протяженность зон техногенного загрязнения и разделяют реки на участки с разным уровнем и составом техногенного загрязнения. Достигаются ускорение, упрощение и повышение информативности определения. 6 табл.
Description
Изобретение относится к способам выявления, оценки, установления качественного состава и уровня техногенного загрязнения рек и может быть использовано для определения экологического состояния водотоков промышленно-урбанизированных районов.
Известен способ установления техногенного загрязнения рек, включающий отбор проб речных вод, их химический анализ с последующим сравнением полученных данных с фоновыми и нормативными величинами содержаний загрязняющих веществ (Справочник по гидрохимии. Под ред. А.М. Никанорова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1989, с. 49-55).
Однако химический состав речных вод в зонах техногенного загрязнения отличается пространственно-временной неоднородностью, что обусловливает необходимость организации длительных гидрохимических наблюдений за распределением загрязняющих веществ. Обязательным условием применения данного способа является сложная предварительная подготовка проб воды, включающая разделение взвешенных и растворенных форм миграции химических элементов. Все это существенно усложняет организацию наблюдений, процедуру оценки, определяет неоднозначность интерпретации полученных данных, усложняет их сравнение, снижает достоверность итоговых результатов.
Известен способ установления техногенного загрязнения, включающий отбор и анализ проб водных растений-макрофитов, определение в них содержания и относительного концентрирования загрязняющих веществ в сравнении с их фоновыми удержаниями (Лычагина Н.Ю., Касимов Н.С., Лычагин М.Ю. Биогеохимия махрофитов дельты Волги. - М.: Изд-во МГУ, 1998, с. 9-11).
Недостатком способа является необходимость отбора проб макрофитов одного и того же вида, близкого возраста и размера, обитающих в сходных гидродинамических условиях и собранных в один и тот же сезон, что в реальных условиях часто невозможно. Кроме того, даже в одних и тех же условиях накопление химических элементов в водных растениях происходит по-разному, что не позволяет по степени накопления в них загрязняющих веществ объективно оценивать уровень техногенного загрязнения, выявлять его состав, а также сравнивать между собой разные водотоки.
Известен способ определения техногенного загрязнения, включающий отбор и химический анализ проб донных отложений рек, установление в них относительного накопления загрязняющих веществ в сравнение с фоновыми содержаниями (Сает Ю.Е., Алексинская Л.Н., Янин Е.П. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения поверхностных водотоков химическими элементами. - М.: ИМГРЭ, 1982, с. 54-57).
Однако опробование донных отложений возможно не на всех участках речного русла и представляет собой достаточно трудоемкий процесс. Кроме того, донные отложения отражают многолетнее воздействие разнообразных источников загрязнения, часть которых в момент отбора проб может не функционировать, что не позволяет выявить действующие источники загрязнения, оценить реальный уровень и выявить качественный состав техногенного загрязнения.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ определения зон техногенного загрязнения рек, включающий отбор проб объемом до 40-60 л, выделение из них речной взвеси, определение ее химического состава с последующей оценкой уровня накопления химических элементов относительно их фоновых содержаний и установлением участков техногенного загрязнения (Сает Ю.Е., Янин Е. П. Методические рекомендации по геохимической оценке состояния поверхностных вод. - М.: ИМГРЭ, 1985, с. 37-38).
Техническим результатом предложенного способа является разработка простого в применении, экспрессного и эффективного способа выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек промышленно-урбанизированных районов, позволяющего определить уровень и качественный состав техногенного загрязнения, выявить формы нахождения химических элементов в зонах загрязнения, установить размеры зон загрязнения, разделить водоток на участки с разным уровнем и составом техногенного загрязнения, изучить процессы миграции и вторичного перераспределения химических элементов в водной среде.
Для достижения технического результата и предлагается данный способ, в котором для выявления и оценки техногенного загрязнения рек промышленно-урбанизированных районов осуществляют отбор проб растений-макрофитов, отделяют от них эпифитовзвесь - компонент водной среды, концентрирующий поступающие в реки от техногенных источников химические элементы. Затем проводят подготовку проб эпифитовзвеси и их анализ на содержание и формы нахождения химических элементов. Далее рассчитывают коэффициенты концентрации химических элементов относительно их фоновых содержаний к суммарные показатели загрязнения в эпифитовзвеси. Для установления качественного состава техногенного загрязнения группируют накапливающиеся в эпифитовзвеси химические элементы по значениям коэффициентов концентрации. По соотношению различных форм нахождения химических элементов в эпифитовзвеси определяют их миграционную способность. Для определения уровня загрязнения рек используют шкалу оценки техногенного загрязнения, основанную на значениях суммарного показателя загрязнения в эпифитовзвеси, выявляют протяженность зон загрязнения в речном русле, разделяют его на участки с разным уровнем и составом техногенного загрязнения.
Сущность предложенного способа заключается в следующем. Эпифитовзвесь - это речная взвесь, осажденная на макрофитах - высших водных и прибрежно-водных растениях. На стеблях и на листьях макрофитов в результате налипания, адсорбции к других процессов происходит осаждение взвешенных в воде твердых частиц, т. е. речной взвеси, в конечном счете и образующей эпифитовзвесь. С экологической точки зрения эпифитовзвесь является важным элементом речной экосистемы, с которым связан определенный трофический уровень. Она играет роль в миграции и перераспределении загрязняющих веществ и в трансформации их форм нахождения, в поставке химических элементов в водные растения и другие организмы. Химические элементы, концентрирующиеся в эпифитовзвеси, являются составной частью потока вещества, участвующего в биогеохимических процессах. После отмирания растений эпифитовзвесь служит вторичным источником загрязнения водной массы и участвует в формировании химического состава речных отложений.
В равнинных реках макрофиты развиваются и существуют в любых гидродинамических условиях, свойственных этим водотокам, что позволяет отбирать пробы эпифитовзвеси с любым заданным шагом опробования, в том числе на участках водотоков, где в силу гидродинамических факторов формирование илистых отложений, образующихся в результате поступления в водотоки техногенного материала, невозможно. После несложной предварительной подготовки проб эпифитовзвеси исследуют твердый материал, в физическом отношении идентичный речной взвеси или донным отложениям. Современные химико-аналитические методы позволяют исследовать в подобных материалах содержания практически все химических элементов, устанавливать их формы нахождения, изучать минералогический и гранулометрический состав. Поскольку механизмы образования эпифитовзвеси в различных реках схожи, то данные по ее химическому составу позволяют сравнивать разные водотоки или их участки между собой по уровню и составу техногенного загрязнения. Кроме того, по сравнению с прототипом существенно упрощается процедура отбора и подготовки проб к химическим анализам.
Для отбора проб эпифитовзвеси используют погруженные растения-макрофиты, встречающиеся в речных биотопах на всех типах субстратов, в том числе там, где движение воды препятствует усиленному накоплению илистых отложений. К таким растениям, в большинстве рек являющихся эдификаторами, относятся, например, горец земноводный (Polygonum amphibium L.; водная экологическая форма - f. aquaticus L.), рдест гребенчатый (Potamogeton pectinatus L.), уруть колосистая (Myriophyllum specatum L.).
Для получения проб эпифитовзвеси срезанные под поверхностью воды стебли и листья макрофитов помещают в полиэтиленовые пакеты, доставляют в лабораторию, высушивают на воздухе в тени. Затем их размещают на кальке и механическим воздействием, встряхиванием, отделяют находящийся на них твердый материал с целью получения проб эпифитовзвеси. Макроскопические частицы эпифитона, присутствующие в пробах эпифитовзвеси, удаляют пластиковым пинцетом. Полученные пробы эпифитовзвеси досушивают на воздухе в тени, растирают в агатовой ступке и помещают в пакеты из кальки. Отбор проб макрофитов для получения эпифитовзвеси осуществляют в конце вегетационного периода, приуроченного к окончанию летней межени, что позволяет определять современное техногенное загрязнение.
Исследования содержаний химических элементов в пробах эпифитовзвеси выполняют стандартными химико-аналитическими методами, доступными для большинства лабораторий, например атомной абсорбцией, рентгеноспектральным, количественным эмиссионным спектральным методом, приближенно-количественным эмиссионным спектральным анализом и др.
Для выявления форм нахождения химических элементов применяют фазовый анализ, основанный на последовательной селективной обработке исследуемого материала серией вытяжек (Сaет Ю.Е., Несвижская Н.И. Изучение форм нахождения элементов во вторичных ореолах рассеяния. - М.: ВИЭМС, 1974, с. 23-36).
В нашем случае пробу эпифитовзвеси сначала обрабатывают раствором ацетата натрия, забуференного уксусной кислотой до рН 4,2. Затем остатки пробы обрабатывают 30%-ной Н2О2 и промывают кислым ацетатным раствором. В первом случае в раствор переходят в основном легкоподвижные формы химических элементов - карбонатные, сульфатные, обменно-сорбированные. Во втором случае вытяжкой извлекают органоминеральные формы химических элементов. В остатке обработанных указанными вытяжками проб эпифитовзвеси находятся прочносвязанные формы химических элементов, входящие в состав гидроксидов Fe, Mn, A1, решеток глинистых и обломочных минералов, а также сульфидов.
Для определения общего содержания и установления форм нахождения ртути в пробах эпифитовзвеси применяют дифференциальный атомно-абсорбционный метод, основанный на непрерывном линейно-ступенчатом температурном сканировании образца осадочных отложений с детектированием образовавшейся атомарной ртути, например, на анализаторе ИМГРЭ-900 (Волох А.А., Колесов А.А., Чернова А.Е. Определение термоформ ртути методом атомной абсорбции // Геохимические исследования городских агломераций, Москва, ИМГРЭ, с. 126-132). Содержания химических элементов в пробах эпифитовзвеси даются на сухую массу.
После проведения химико-аналитических исследований проб эпифитовзвеси осуществляют обработку результатов следующим образом: расчет коэффициентов концентрации химических элементов относительно их фоновых содержаний; группирование химических элементов по значениям их коэффициентов концентрации в эпифитовзвеси для установления техногенных геохимических ассоциаций, характеризующих качественный состав техногенного загрязнения; расчет суммарного показателя загрязнения в эпифитовзвеси и оценка общего уровня техногенного загрязнения рек, определяющего их экологическое состояние; установление миграционной способности химических элементов, накапливающихся в эпифитовзвеси; выявление протяженности зон загрязнения и разделение реки на участки с разным уровнем и составом техногенного загрязнения.
Для оценки уровня накопления химических элементов в эпифитовзвеси в зоне техногенного загрязнения используют коэффициент концентрации КС. Он характеризует интенсивность накопления химических элементов в эпифитовзвеси в условиях техногенного загрязнения относительного их фоновых содержаний. Фоновое содержание - это среднее содержание химического элемента в эпифитовзвеси на участках реки, расположенных вне зоны прямого воздействия источников загрязнения и обычно приуроченных к верховьям рек.
Коэффициент концентрации рассчитывают по формуле
КС=Сi/СФ, (1)
где Сi - содержание i-го химического элемента в эпифитовзвеси в конкретной точке наблюдения в зоне влияния техногенного источника загрязнения; СФ - фоновое содержание этого элемента.
КС=Сi/СФ, (1)
где Сi - содержание i-го химического элемента в эпифитовзвеси в конкретной точке наблюдения в зоне влияния техногенного источника загрязнения; СФ - фоновое содержание этого элемента.
Геохимическая ассоциация характеризует качественный состав и структуру техногенного загрязнения. Она представляет собой упорядоченную по значениям КС совокупность химических элементов. В геохимическую ассоциацию включают элементы со значениями КС не менее 1,5. В данном случае величина превышения над фоновыми содержаниями превосходит природную вариацию распределения элементов, возможные ошибки опробования и аналитических исследований. Содержания химического элемента, превышающие этот уровень, обусловлены его поставкой техногенными источниками загрязнения.
Геохимическая ассоциация изображается, например, следующим образом:
Hg150-Cd110-Ag78-As51-Zn23-Pb11-(Cu-Co-Sb)5-Mо3-(Mn-Ti)1,7-V1,5,
где цифровые индексы около символов химических элементов представляют их КC. Химические элементы, входящие в геохимическую ассоциацию, систематизируются в форме таблиц по значениям КС в группы, границы интервалов которых примерно соответствуют шкале десятичных логарифмов с шагом 0,5: 1,5-3; 3-10; 10-30; 30-100 и т.д.
Hg150-Cd110-Ag78-As51-Zn23-Pb11-(Cu-Co-Sb)5-Mо3-(Mn-Ti)1,7-V1,5,
где цифровые индексы около символов химических элементов представляют их КC. Химические элементы, входящие в геохимическую ассоциацию, систематизируются в форме таблиц по значениям КС в группы, границы интервалов которых примерно соответствуют шкале десятичных логарифмов с шагом 0,5: 1,5-3; 3-10; 10-30; 30-100 и т.д.
Суммарный показатель загрязнения ZС учитывает полиэлементный состав техногенного загрязнения (Caет Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. - М.: Недра, 1990, с. 83). Он представляет собой сумму коэффициентов концентрации КС химических элементов, входящих в геохимическую ассоциацию, и рассчитывается по формуле
где КС - коэффициент концентрации i-го химического элемента; n - число, равное количеству химических элементов, входящих в геохимическую ассоциацию.
где КС - коэффициент концентрации i-го химического элемента; n - число, равное количеству химических элементов, входящих в геохимическую ассоциацию.
Оценка уровня техногенного загрязнения рек дается на основе значений суммарного показателя загрязнения в соответствие со шкалой (табл. 1).
Сопряженный анализ пространственного распределения значений суммарного показателя и геохимических ассоциаций позволяет выделить в реке участки, характеризующиеся определенным уровнем и особым составом техногенного загрязнения. Для установления миграционной способности и потенциальной экологической опасности химических элементов используют данные по балансу их форм нахождения в эпифитовзвеси с выделением доли элементов, присутствующих в наиболее геохимически активных формах, к которым относятся легкоподвижные и органоминеральные соединения, в условиях речной среды, способные к переходу в раствор вод и поглощаемые гидробионтами.
Эпифитовзвесь накапливает химические элементы намного интенсивнее, чем другие компоненты водной среды (донные отложения, гидробионты, вода). Это определяет возможность ее применения в качестве индикатора техногенного загрязнения как в условиях воздействия техногенных источников загрязнения, обусловливающих формирование полиэлементного загрязнения рек, так и в условиях загрязнения, связанного с влиянием источников, поставляющих в водотоки какой-либо конкретный химический элемент, например токсичную ртуть. Анализ отобранных в процессе поиска известных способов определения техногенного загрязнения рек показал, что в практике нет объекта, аналогичного по заявляемой совокупности признаков и наличия вышеуказанных свойств и преимуществ, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критериям "новизна" и "изобретательский уровень".
Для доказательства соответствия изобретения критерию "промышленная применимость" приведем примеры конкретного выполнения способа в условиях полиэлементного техногенного загрязнения (пример 1) и в условиях загрязнения реки токсичной ртутью (пример 2).
Пример 1
В Мордовии исследования проводились на реках Инсар и Алатырь. Здесь основное техногенное воздействие связано с поступлением в реку Инсар промышленных и бытовых сточных вод г. Саранска. Пробы эпифитовзвеси отбирались в пределах фоновых участков реки Инсар, расположенных в ее верховьях, а также в реках Инсар и Алатырь в зоне влияния сточных вод г. Саранска. Отбор, подготовка, аналитические исследования проб эпифитовзвеси, а также обработка полученных результатов осуществлялись по вышеизложенной схеме. Химический анализ проб эпифитовзвеси, отобранных на различном удалении от города, выявляет состав и уровень техногенного загрязнения и их пространственные изменения (табл. 2). Результаты анализа распределения в эпифитовзвеси суммарного показателя загрязнения (см. табл. 1 и 2) показывают, что практически на всем протяжении изученные реки подвержены полиэлементному техногенному загрязнению, в структуре которого выделяется несколько участков: ближний к городу участок характеризуется чрезвычайно высоким уровнем техногенного загрязнения реки, затем следуют участки с очень высоким уровнем загрязнения, которые сменяются участками с высоким уровнем загрязнения, а в самом конце прослеженной зоны наблюдается участок со средним уровнем техногенного загрязнения.
В Мордовии исследования проводились на реках Инсар и Алатырь. Здесь основное техногенное воздействие связано с поступлением в реку Инсар промышленных и бытовых сточных вод г. Саранска. Пробы эпифитовзвеси отбирались в пределах фоновых участков реки Инсар, расположенных в ее верховьях, а также в реках Инсар и Алатырь в зоне влияния сточных вод г. Саранска. Отбор, подготовка, аналитические исследования проб эпифитовзвеси, а также обработка полученных результатов осуществлялись по вышеизложенной схеме. Химический анализ проб эпифитовзвеси, отобранных на различном удалении от города, выявляет состав и уровень техногенного загрязнения и их пространственные изменения (табл. 2). Результаты анализа распределения в эпифитовзвеси суммарного показателя загрязнения (см. табл. 1 и 2) показывают, что практически на всем протяжении изученные реки подвержены полиэлементному техногенному загрязнению, в структуре которого выделяется несколько участков: ближний к городу участок характеризуется чрезвычайно высоким уровнем техногенного загрязнения реки, затем следуют участки с очень высоким уровнем загрязнения, которые сменяются участками с высоким уровнем загрязнения, а в самом конце прослеженной зоны наблюдается участок со средним уровнем техногенного загрязнения.
Анализ особенностей пространственного распределения значений коэффициентов концентрации КC химических элементов в эпифитовзвеси, тканях растений-макрофитов, донных отложениях, воде и взвеси рек Инсар и Алатырь показывает (табл. 3), что с рассматриваемой точки зрения наиболее стабильно техногенное загрязнение отражается уровнем накопления элементов именно в эпифитовзвеси. В других компонентах речной среды они относительно надежно фиксируются только в непосредственной близости от города - основного источника загрязнения рек. Химический состав донных отложений, характеризующихся достаточно высокими значениями КC элементов, особенно вблизи города, является следствием многолетнего воздействия поступающих в реки сточных вод, что не позволяет выявить состав и уровень техногенного загрязнения, свойственных периоду исследования. В эпифитовзвеси в силу биологических особенностей развития макрофитов накапливаются химические элементы, мигрирующие в реке в течение относительно короткого вегетационного периода. Это позволяет выявить состав и оценить уровень техногенного загрязнения рек, обусловленных поступлением сточных вод практически непосредственно в момент опробования.
В условиях техногенного загрязнения химические элементы поступают в реки и мигрируют в них не только в растворенном состоянии, но и в составе взвешенных веществ. Для многих элементов взвешенная форма миграции является доминирующей. При изучении поступления и поведения взвешенных форм химических элементов в условиях загрязнения устанавливают уровни содержания и особенности пространственно-временного распределения взвешенных форм в водном потоке, а также выявляют формы нахождения химических элементов в составе взвеси с целью оценки их геохимической подвижности. Это требует отбора значительных по массе проб речной взвеси, что практически всегда сопряжено с техническими трудностями. Эпифитовзвесь, являясь по сути речной взвесью, осажденной на макрофитах, представляет удобный для подобного исследования материал, а применение фазового химического анализа, о котором говорилось выше, позволяет установить формы нахождения химических элементов и выявить основные тенденции их пространственного преобразования. В качестве примера рассмотрим поведение кадмия - одного из наиболее опасных с позиций загрязнения водных систем химического элемента. Установлено, что в фоновых условиях, которым отвечают верховья р. Инсар, 50% от общего содержания кадмия, присутствующего в эпифитовзвеси, находится в виде прочносвязанных форм и 40% в виде форм, извлекаемых ацетатно-буферной смесью, т.е. легкоподвижных форм (табл. 4).
В зоне наиболее сильного техногенного загрязнения значительное возрастание общего содержания кадмия в эпифитовзвеси происходит за счет увеличения доли его легкоподвижных и органоминеральных соединений (см. табл. 4, участок II), т. е. геохимически активных и с эколого-токсикологической точки зрения наиболее опасных, способных к преобразованию и переходу в раствор вод. Действительно, в ходе дальнейшей миграции относительное соотношение различных форм нахождения кадмия меняется, что происходит за счет увеличения доли его прочносвязанных и, главное, в результате возрастания органоминеральных форм (см. табл. 4, участки III-IV). Если увеличение доли первой группы форм может быть связано с включением в состав эпифитовзвеси природного материала, то возрастание доли органоминеральных соединений свидетельствует об активной трансформации форм нахождения кадмия и его участии в геохимических и биогеохимических процессах.
Пример 2
Ртуть является одним из наиболее опасных химических элементов, загрязняющих водные объекты, что связано с разнообразием ее форм миграции и нахождения, спецификой их преобразования в природных условиях, повышенной возможностью распределения и биоконцентрирования в среде обитания, широким и разносторонним спектром негативных воздействий на живые организмы и их популяции. Это и обусловливает необходимость своевременного выявления зон ртутного загрязнения, изучения процессов ее распределения и поведения в водных системах с применением разнообразных индикаторов. С этой точки зрения особенно эффективно использование эпифитовзвеси.
Ртуть является одним из наиболее опасных химических элементов, загрязняющих водные объекты, что связано с разнообразием ее форм миграции и нахождения, спецификой их преобразования в природных условиях, повышенной возможностью распределения и биоконцентрирования в среде обитания, широким и разносторонним спектром негативных воздействий на живые организмы и их популяции. Это и обусловливает необходимость своевременного выявления зон ртутного загрязнения, изучения процессов ее распределения и поведения в водных системах с применением разнообразных индикаторов. С этой точки зрения особенно эффективно использование эпифитовзвеси.
Так, анализ распределения ртути в различных компонентах рек Инсар и Алатырь в зоне влияния г. Саранска показывает, что эпифитовзвесь на всем протяжении изученных участков отличается наиболее высокими значениями коэффициентов концентрации КС этого металла, нежели другие компоненты водной среды, которые фиксируют ртутное загрязнение только лишь вблизи города (табл. 5). Таким образом, если бы в данном случае было изучено распределение ртути, например, только в водной массе и в макрофитах, то можно было бы констатировать относительно невысокий уровень загрязнения рек и незначительную протяженность зон ртутного загрязнения. Более информативны данные о накоплении ртути в донных отложениях, которые, однако, как говорилось выше, отражают многолетнее воздействие техногенных источников на речные системы. Высокие содержания ртути в эпифитовзвеси однозначно свидетельствуют о существенном уровне ртутного загрязнения реки и об активной миграции этого элемента в реке непосредственно в период исследования.
Таким образом, изучение распределения ртути в эпифитовзвеси позволяет надежно оценить уровень загрязнения, установить протяженность зоны ртутного загрязнения в речном русле, а также выявить важнейшие особенности поведения ртути в речной среде, включая формы ее нахождения в твердом взвешенном материале, транспортируемого речным потоком. Это подтверждается и результатами исследований на реке Нуре, Центральный Казахстан, где основным источником загрязнения водной среды ртутью является химический комбинат, расположенный в г. Темиртау.
Здесь в эпифитовзвеси в зоне влияния указанного завода наблюдаются содержания ртути, в десятки и сотни раз превышающие фоновые, что указывает на чрезвычайно высокий уровень техногенного ртутного загрязнения реки на значительном протяжении (табл. 6). Максимальные общие содержания ртути в эпифитовзвеси фиксируются вблизи места поступления сточных вод, что свидетельствует о продолжающемся поступлении ее с очистных сооружений города. В свою очередь, увеличение концентраций ртути в эпифитовзвеси на удалении от места поступления сточных вод является следствием осаждения на растениях-макрофитах тонкой взвеси, образующейся при взмучивании загрязненных речных отложений, а также обусловлено диффузией ее растворенных соединений из последних в водную массу с последующей сорбцией металла коллоидами и тонкой взвесью, в конечном счете осаждающихся на макрофитах и участвующих в формировании эпифитовзвеси.
Для установления форм нахождения ртути в эпифитовзвеси использовался, как сказано выше, метод термического разложения образцов, который позволяет оценить потенциальную миграционную способность этого металла в зонах техногенного загрязнения. Условно различают пять групп форм нахождения ртути, отвечающих соответствующим температурным интервалам (см. табл. 6, столбцы 4-8): очень мобильные (температура выхода <100oС), мобильные (100-200oС), относительно устойчивые (200-300oС), устойчивые (300-400oС), очень устойчивые (> 400oС) формы. Вблизи города (первые 6-7 км) ртуть в эпифитовзвеси находится преимущественно в мобильных формах. Вниз по руслу при закономерное снижении валовых содержаний отмечается существенное увеличение относительного количества очень мобильных форм, соответствующих температурной фракции <100oС, и, в значительно меньшей степени, очень устойчивых форм этого металла.
Таким образом, в ходе миграции и перераспределения ртути в речной системе происходит трансформация форм ее нахождения. При этом наиболее четко проявлены два противоположных с эколого-геохимической точки зрения процесса - более выраженное увеличение относительного содержания очень мобильных соединений и менее проявленное увеличение доли очень устойчивых форм ртути. Это свидетельствует о возрастании экологической опасности металла и о возможности его перехода из эпифитовзвеси в раствор речных вод. Эпифитовзвесь, формирующаяся на макрофитах в результате осаждения обогащенной ртутью речной взвеси, играет важную роль в процессах перераспределения этого металла в водной среде и выступает как источник его поступления в растения и другие живые организмы. Это обусловливает вероятность включения ртути, содержащейся в эпифитовзвеси, в пищевые цепи, а также возможность прямого токсического воздействия этого металла на живые организмы. После отмирания макрофитов эпифитовзвесь является источником поступления ртути в водную массу и донные отложения.
Итак, предлагаемый геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек является эффективным, экспрессным, удобным и достаточно простым в практическом применении. Он позволяет получить более полную информацию об экологическом состоянии и геохимических особенностях рек в условиях техногенного загрязнения, поскольку основан на использовании компонента речной системы, наиболее полно отражающего состав и уровень техногенного загрязнения и позволяющего установить реальную протяженность зон техногенного загрязнения.
Claims (1)
- Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек промышленно-урбанизированных районов, включающий отбор проб, выделение из них речной взвеси, определение ее химического состава с последующей оценкой уровня накопления химических элементов относительно их фоновых содержаний, установление участков рек с разным уровнем техногенного загрязнения, отличающийся тем, что в качестве речной взвеси используют эпифитовзвесь, которую отделяют от растений-макрофитов после их извлечения из воды и высушивания, в пробах эпифитовзвеси стандартными методами химического анализа определяют содержания химических элементов, рассчитывают коэффициенты концентрации химических элементов в эпифитовзвеси в виде отношения их содержания в конкретной точке наблюдения к фоновому содержанию, группируют химические элементы по значениям коэффициентов концентрации в эпифитовзвеси и устанавливают геохимические ассоциации, которые характеризуют качественный состав техногенного загрязнения, рассчитывают суммарный показатель загрязнения, который представляет собой сумму коэффициентов концентрации химических элементов, входящих в геохимическую ассоциацию, за вычетом фона; на основании значений суммарного показателя загрязнения оценивают уровень техногенного загрязнения как слабый при значениях данного показателя меньше 20, средний при значениях показателя от 20 до 60, высокий при значениях показателя от 60 до 200, очень высокий при значениях показателя от 200 до 600, чрезвычайно высокий при значениях показателя больше 600; по соотношению различных форм нахождения химических элементов в эпифитовзвеси оценивают их миграционную способность, выявляют протяженность зон техногенного загрязнения и разделяют реки на участки с разным уровнем и составом техногенного загрязнения.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131942/04A RU2205401C1 (ru) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001131942/04A RU2205401C1 (ru) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2205401C1 true RU2205401C1 (ru) | 2003-05-27 |
Family
ID=20254469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001131942/04A RU2205401C1 (ru) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2205401C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522161C2 (ru) * | 2012-08-27 | 2014-07-10 | Кирилл Сергеевич Голохваст | Способ оценки экологического состояния атмосферы территории |
| RU2526798C2 (ru) * | 2012-11-08 | 2014-08-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации /ГБОУ ВПО ОрГМА Минздравсоцразвития России/ | Способ выявления загрязнения рек полихлорированными бифенилами |
| RU2589896C1 (ru) * | 2015-07-01 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ сравнительной оценки качества водной среды по содержанию тяжелых металлов |
| RU2666998C2 (ru) * | 2016-11-14 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭ УрО РАН) | Способ оценки трансформации окружающей среды при техногенном воздействии |
| CN109855906A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国辐射防护研究院 | 放射性核素水体悬浮物分配系数测定的取样及分析方法 |
| CN111474307A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-31 | 南方科技大学 | 污染物溯源方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN113947628A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-18 | 杭州京杭运河二通道建设投资有限公司 | 一种基于不同比尺河道地形图计算冲淤量的方法 |
-
2001
- 2001-11-28 RU RU2001131942/04A patent/RU2205401C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| САЕТ Ю.Е., ЯНИН Е.П. Методические рекомендации по геохимической оценке состояния поверхностных вод. - М.: ИМГРЭ, 1985, с.37 и 38. * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2522161C2 (ru) * | 2012-08-27 | 2014-07-10 | Кирилл Сергеевич Голохваст | Способ оценки экологического состояния атмосферы территории |
| RU2526798C2 (ru) * | 2012-11-08 | 2014-08-27 | Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Оренбургская государственная медицинская академия" Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации /ГБОУ ВПО ОрГМА Минздравсоцразвития России/ | Способ выявления загрязнения рек полихлорированными бифенилами |
| RU2589896C1 (ru) * | 2015-07-01 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского Дальневосточного отделения Российской академии наук | Способ сравнительной оценки качества водной среды по содержанию тяжелых металлов |
| RU2666998C2 (ru) * | 2016-11-14 | 2018-09-13 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт экономики Уральского отделения Российской академии наук (ИЭ УрО РАН) | Способ оценки трансформации окружающей среды при техногенном воздействии |
| CN109855906A (zh) * | 2017-11-30 | 2019-06-07 | 中国辐射防护研究院 | 放射性核素水体悬浮物分配系数测定的取样及分析方法 |
| CN111474307A (zh) * | 2020-03-26 | 2020-07-31 | 南方科技大学 | 污染物溯源方法、装置、计算机设备及存储介质 |
| CN113947628A (zh) * | 2021-10-12 | 2022-01-18 | 杭州京杭运河二通道建设投资有限公司 | 一种基于不同比尺河道地形图计算冲淤量的方法 |
| CN113947628B (zh) * | 2021-10-12 | 2024-06-11 | 杭州京杭运河二通道建设投资有限公司 | 一种基于不同比尺河道地形图计算冲淤量的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Marchand et al. | Trace metal geochemistry in mangrove sediments and their transfer to mangrove plants (New Caledonia) | |
| Dymond et al. | Plume dispersed hydrothermal particles: A time-series record of settling flux from the Endeavour Ridge using moored sensors | |
| Gonçalves et al. | Sediments and aquatic mosses as pollution indicators for heavy metals in the Ave river basin (Portugal) | |
| Kutka et al. | Relating diatom assemblage structure to stream habitat quality | |
| Fang | Partitioning and behaviour of different forms of phosphorus in the Tanshui Estuary and one of its tributaries, Northern Taiwan | |
| Brighigna et al. | The use of an epiphyte (Tillandsia caput-medusae morren) as bioindicator of air pollution in Costa Rica | |
| Nunes et al. | Assessment of water quality in the Caima and Mau river basins (Portugal) using geochemical and biological indices | |
| He et al. | Spatial and temporal patterns of acidity and heavy metals in predicting the potential for ecological impact on the Le An river polluted by acid mine drainage | |
| Motelay-Massei et al. | Atmospheric bulk deposition of trace metals to the Seine river Basin, France: concentrations, sources and evolution from 1988 to 2001 in Paris | |
| Khemani et al. | Chemical composition and size distribution of atmospheric aerosols over the Deccan Plateau, India | |
| Harikumar et al. | Assessment of heavy metal contamination in the sediments of a river draining into a Ramsar site in the Indian Subcontinent | |
| Duchrow et al. | Turbidity measurement | |
| Gelting et al. | Fractionation of iron species and iron isotopes in the Baltic Sea euphotic zone | |
| Fuchs et al. | Biofilms in freshwater ecosystems and their use as a pollutant monitor | |
| RU2205401C1 (ru) | Геохимический способ выявления и оценки зон техногенного загрязнения рек | |
| Zhang et al. | Riverine sources and estuarine fates of particulate organic carbon from North China in late summer | |
| Chernova et al. | The content of metals in organisms of various trophic levels in freshwater and brackish lakes on the coast of the sea of Japan | |
| Feller | Trends in precipitation and streamwater chemistry in East Creek watershed in southwestern British Columbia, 1971–2008 | |
| Dinrifo et al. | Physico-Chemical properties of rain water collected from some industrial areas of Lagos State Nigeria | |
| Mortazavi et al. | Assessment of ecological hazard of heavy metals (Cr, Zn, Cu, Pb) in surface sediments of the Bashar River, Yasouj, Iran | |
| Lalley et al. | The influence of multi‐scale environmental variables on the distribution of terricolous lichens in a fog desert | |
| Persson | Phosphorus in tributaries to Lake Mälaren, Sweden: analytical fractions, anthropogenic contribution and bioavailability | |
| Rowe | Physical, chemical, and biological data for detailed study of irrigation drainage in and near Stillwater, Fernley, and Humboldt Wildlife Management Areas, and Carson Lake, west-central Nevada, 1987-89 | |
| Akkan et al. | Assessment of heavy metal pollution of Çoruh river (Turkey) | |
| Saniewska | Mercury cycling in the Gulf of Gdańsk (southern Baltic Sea) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031129 |