RU2310844C2 - Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами - Google Patents
Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами Download PDFInfo
- Publication number
- RU2310844C2 RU2310844C2 RU2005136412/12A RU2005136412A RU2310844C2 RU 2310844 C2 RU2310844 C2 RU 2310844C2 RU 2005136412/12 A RU2005136412/12 A RU 2005136412/12A RU 2005136412 A RU2005136412 A RU 2005136412A RU 2310844 C2 RU2310844 C2 RU 2310844C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- dust
- snow
- soil
- heavy metals
- mpc
- Prior art date
Links
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
Способ заключается в том, что отбирают пробы снега, отфильтровывают нерастворимую пылевую часть снежной массы, высушивают ее и взвешивают. Затем определяют массу поступления пыли Ппыли на 1 м2 подстилающей поверхности по формуле Ппыли=P0/(S·t), где Р0 - масса пыли в пробе, г; S - площадь шурфа (при отборе снеговой пробы снегоотборником, равная площади снегоотборника, умноженной на количество кернов), м2; t - время от начала установления устойчивого снежного покрова до момента отбора проб, мес. После чего определяют поступление тяжелых металлов Птм на 1 м2 обследуемой подстилающей поверхности по формуле Птм=Ппыли·С, мг/(м2·t), где С - концентрация тяжелого металла в пробе пыли, мг/кг. Затем вычисляют интенсивность загрязнения почв в единицах ПДКп на обследуемой территории тяжелыми металлами (ИЗП) за определенный период времени по формуле ИЗП=Птм/ПДПп, 1/t, где ПДКп - предельно допустимая концентрация тяжелых металлов в почве, мг/кг; ПДПп - предельно допустимое поступление тяжелого металла на почву - поступление тяжелого металла в составе водонерастворимых выпадений (пыли) из атмосферного воздуха на 1 м2 территории, вызывающее повышение содержания тяжелого металла в 1 кг почвы на 1 ПДКп, численно равное 1 ПДКп. Способ позволяет контролировать содержание тяжелых металлов в природных средах. 3 табл.
Description
Изобретение относится к области экологического мониторинга природных сред.
Одна из важнейших проблем крупных городов - всевозрастающее загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами, которое представляет опасность для живых организмов и в первую очередь для человека.
Тяжелые металлы, входящие в состав органических и неорганических выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в атмосферный воздух, поступают на подстилающую поверхность (почва, снег, растительный покров) с сухими и мокрыми выпадениями в течение всего года и могут накапливаться на ней. Однако при существующих потоках ежегодные приращения содержания тяжелых металлов в верхнем слое почв, даже если не учитывать их оттоки, очень невелики. С учетом современного содержания тяжелых металлов в почвах статистически значимое увеличение содержания тяжелых металлов в них можно будет зафиксировать лишь через несколько десятков лет.
Снег обладает уникальной способностью извлекать из атмосферного воздуха загрязняющие вещества во время снегопада, сорбировать на поверхности снежного покрова атмосферные выпадения и аккумулировать их в своей массе от начала установления снежного покрова до его схода. Поэтому снежный покров является очень точным индикатором загрязнений природной среды, позволяющим учитывать не только массу выпадений атмосферных осадков и загрязняющих примесей в атмосферном воздухе, но и последующее загрязнение водных объектов и почв.
В качестве критерия интенсивности процесса загрязнения почвы предлагался параметр времени удвоения загрязнения, т.е. времени, за которое накапливающиеся на поверхности почвы техногенные выпадения приведут к удвоению фонового содержания токсикантов в поверхностном слое почвы естественного залегания толщиной в 1 см [1, 2]. Это предложение включает в себя все недостатки фоновых методов и не учитывает "вредность" различных элементов.
1. При фоновой оценке степени загрязненности природных сред
- произволен выбор участка для отбора проб с целью определения фонового показателя;
- значения фонового показателя различны для разных регионов.
2. Удвоение содержания каких-либо продуктов в природной среде не характеризует степень загрязнения, т.к. вещества имеют различную степень "вредности", определяемую через систему ПДК (предельно допустимых концентраций).
Для количественной оценки загрязнения почв тяжелыми металлами, поступающими на подстилающую поверхность в составе твердых водонерастворимых выпадений (пыли) при таянии снежного покрова нами предлагается ввести новый показатель - предельно-допустимое поступление тяжелых металлов на почву.
Предельно допустимое поступление тяжелых металлов на почву (ПДПп) - это поступление тяжелых металлов в составе водонерастворимых выпадений (пыли) из атмосферного воздуха на 1 м2 территории, вызывающее повышение содержания тяжелого металла в 1 кг почвы на 1 ПДКп.
При плотности грунта 1-1,5 кг/дм3 [3] 1 кг грунта распределяется на 1 м2 территории слоем в 0,7-1 мм. Поступления пыли на подстилающую поверхность могут происходить в результате "сухого" выпадения, с мокрыми осадками (дождем) и со снегом.
Исходя из определения ПДКп и ПДПп тяжелых металлов они имеют численно равные значения, отличаясь лишь размерностью (табл.1)
Таблица 1 | ||
Предельно допустимые поступления некоторых тяжелых металлов на почву | ||
Химический элемент | ПДКп, мг/кг [4, 5] | ПДПп, мг/м2 |
Cd | 0,5 | 0,5 |
Mn | 1500 | 1500 |
Cu | 33 | 33 |
Ni | 20 | 20 |
Pb | 32 | 32 |
Cr | 6 | 6 |
Zn | 55 | 55 |
С использованием ПДПп можно определить интенсивность загрязнения почвы (ИЗП) тяжелыми металлами за определенный период времени.
где t - продолжительность поступления загрязняющих веществ (сутки, месяц, зимний период, год).
Индекс интенсивности загрязнения почв (ИЗП) характеризует скорость, с которой происходит накопление тяжелого металла в массе почвы в 1 кг, размещенной на 1 м2 аккумулирующей поверхности. Чем больше значение ИЗП, тем быстрее содержание тяжелых металлов в почве достигнет 1 ПДК и тем меньше времени нужно на достижение этого значения (табл.2).
Таблица 2 | ||
ИЗП и время достижения 1 ПДКп | ||
Время достижения 1 ПДКп | ||
ИЗП | Зимний сезон = 5 мес | лет |
10 | 0,1 | 0,04 (15 дн) |
1 | 1 | 0,4 (5 мес) |
0,1 | 10 | 4 |
0,01 | 100 | 40 |
0,001 | 1000 | 400 |
Исходя из этого сущность изобретения заключается в следующем:
1. В результате снегомерных съемок на обследуемой территории отбираются пробы снега снегоотборниками, представляющими собой полимерную трубу с определенным внутренним диаметром, снабженным для уплотнения снежной массы поршнем.
2. После растаивания снежной массы нерастворимая пылевая часть отфильтровывается, высушивается и взвешивается.
3. Определяется масса поступлений пыли (Ппыли) на 1 м2 подстилающей поверхности по формуле Ппыли=Pо/S·t, г/м2·5 мес,
где Рo - масса пыли в пробе, г;
S - площадь шурфа (при отборе снеговой пробы снегоотборником, равная площади снегоотборника, умноженная на количество кернов), м2;
t - время от начала установления устойчивого снежного покрова до момента отбора проб, мес.
4. Образцы пыли анализируются на содержание в них тяжелых металлов.
5. Определяется поступление тяжелых металлов на 1 м2 обследуемой подстилающей поверхности по формуле Птм=Ппыли·С, мг/м2·5 мес,
где С - концентрация тяжелого металла в пробе пыли, мг/кг.
6. Вычисляется интенсивность загрязнения почв на обследуемой территории тяжелыми металлами (ИЗП) за определенный период времени по формуле
где t продолжительность поступления загрязняющих веществ (сутки, месяц, зимний период, год).
Примеры.
Ранее нами были опубликованы результаты исследований о поступлениях тяжелых металлов на снежный покров г.Казани в 1999, 2000 и 2001 гг. [6]. Индекс интенсивности загрязнения почв г. Казани за эти годы будет иметь следующие значения (табл.3).
Таблица 3 | |||||||||
Поступление тяжелых металлов в составе пыли на снежный покров г.Казани и его влияние на загрязненность почвы | |||||||||
Элемент | 1999 г. | 2000 г. | 2001 г. | ||||||
поступл. мг/м2·5 мес | ИЗП 1/5 мес | срок достижения 1 ПДКп, лет | поступл. мг/м2·5 мес | ИЗП 1/5 мес | срок достижения 1 ПДКп, лет | поступ. мг/м2·5 мес | ИЗП 1/5 мес | срок достижения 1 ПДКп, лет | |
Cd | 0,301 | 0,6 | 0,69 | 0,16 | 0,32 | 1,3 | 0,47 | 0,94 | 0,44 |
Mn | 4,87 | 0,003 | 139 | 3,10 | 0,002 | 208 | 2,73 | 0,002 | 208 |
Cu | 1,88 | 0,057 | 7 | 2,36 | 0,072 | 5,8 | 2,0 | 0,061 | 6,8 |
Ni | 1,11 | 0,056 | 7,5 | 2,91 | 0,146 | 2,9 | 0,8 | 0,04 | 10,4 |
Pb | 0,67 | 0,021 | 20 | 1,76 | 0,055 | 7,6 | 0,89 | 0,028 | 14,9 |
Cr | 1,09 | 0,182 | 2,3 | 1,16 | 0,193 | 2,1 | 1,2 | 0,2 | 2,1 |
Zn | 7,11 | 0,129 | 3,2 | 4,98 | 0,091 | 4,6 | 5,15 | 0,094 | 4,4 |
Порядок расчетов в данной таблице следующий. Например, для поступлений Cd в 1999 г.:
1) Поступление Cd из экспедиционных данных - 0,301 мг/м·5 мес;
2) ПДПп из таблицы 1 - 0,5 мг/м2;
4) При интенсивности поступления Cd в почву - 0,6 ПДПп/за один зимний сезон для достижения 1 ПДКп необходимо 1/0,6=1,67 сезонов=1,67×5=8,35 мес = 8,35/12=0,69 лет.
Пользуясь сведениями о сроках загрязненности почвы на 1 ПДКп, можно ориентироваться в выборе приоритетных ингредиентов для контроля за загрязнением почв в данном районе. Так, для условий г. Казани выбросы в атмосферу соединений марганца в данное время не представляют опасности для почв, т.к. для загрязнения 1 кг почвы на 1 м территории марганца потребуется более 200 лет, а для загрязнения почвы на глубину пахотного слоя (200 мм) - 40000 лет. Особую опасность представляют соединения кадмия, которые могут загрязнить верхний слой почвы в 1 мм менее, чем за 1 год. Затем следуют хром, цинк, медь, никель и свинец.
На отдельных участках, наиболее опасных с экологической точки зрения (промышленные предприятия, перекрестки, автозаправочные станции, автостоянки и т.д.), накопление тяжелых металлов в поверхностном слое почвы, очевидно, будет происходить намного интенсивнее. Например, при поступлениях меди в окрестностях Назаровской ГРЭС, равных 0,12 кг/км2·сут [6] или 18 мг/м2·5 мес, ИЗПп составит 0,55 1/5 мес, а время достижения в почве содержания меди до 1 ПДКп будет равно 1/0,55=1,82 зимних сезонов=9,09 мес=0,76 лет, что почти в 10 раз меньше, чем в г.Казани. В связи с этим необходимо постоянно контролировать содержание тяжелых металлов в природных компонентах городской среды и принимать меры по ее оздоровлению.
К настоящему времени содержание тяжелых металлов в почвах г.Казани превышает ПДКп в несколько раз. Например, по меди в 2-3 раза, марганцу - в 2-5 раз, цинку - 2-6 раз [7].
Сравнивая эти сведения с интенсивностью поступления тяжелых металлов с атмосферными выбросами, необходимо сделать вывод, что причиной высокого содержания тяжелых металлов в почвах г.Казани являются не атмосферные выпадения, а основную ресурсную функцию выполняет геологическая среда.
Литература
1. Махонько Э.П., Малахов С.Г., Вертинская Г.К. Опыт исследования загрязнения почв металлами вокруг металлургических предприятий //Труды института экспериментальной метеорологии, вып. 13 (118), М., Московское отделение гидрометеоиздата, 1985. - С.50-59.
2. Э.П.Махонько, С.Г.Малахов, Г.К.Вертинская. О методике и результатах исследования выпадения металлов на поверхность почвы //Труды института экспериментальной метеорологии, вып. 13 (118), М., Московское отделение гидрометеоиздата, 1985. - С.59-66.
3. Александрова А.Б. Общая характеристика почвенного покрова г. Казани. В монографии "Экология города Казани", "ФЭН", Академия наук РТ, Казань, 2005. - С.139.
4. Перечень предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно допустимых количеств (ОДК) химических веществ в почве № 6229-91 /Госкомсанэпиднадзор России - М., 1993 г.
5. ГН 2.1.7.020-94 Ориентировочно допустимые концентрации (ОДК) тяжелых металлов и мышьяка в почвах с различными физико-химическими свойствами (валовое содержание, мг/кг). (Дополнение N 1 к перечню ПДК и ОДК N 6229-91). - М.: Информационно-издательский центр Госкомсанэпиднадзора России, 1995 г.
6. Степанова Н.В., Валетдинов А.Р., Хамитова Р.Я. Динамика поступлений различных фракций тяжелых металлов в снежном покрове города //Вестник ТО РЭА, № 2, 2004. - С.31-34.
7. Латыпова В.З., Валеева Г.Р. Геохимическая характеристика почв г.Казани. В монографии "Экология города Казани", "ФЭН", Академия наук РТ, Казань, 2005. - С.145.
Claims (1)
- Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами по результатам исследования снежного покрова, в котором отбирают пробы снега, отфильтровывают нерастворимую пылевую часть снежной массы, высушивают ее и взвешивают, затем определяют массу поступления пыли Ппыли на 1 м2 подстилающей поверхности по формуле:Ппыли=P0/(S·t),где Р0 - масса пыли в пробе, г;S - площадь шурфа при отборе снеговой пробы снегоотборником, равная площади снегоотборника, умноженной на количество кернов, м2;t - время от начала установления устойчивого снежного покрова до момента отбора проб, мес.;после чего определяют поступление тяжелых металлов Птм на 1 м2 обследуемой подстилающей поверхности по формуле:Птм=Ппыли·С, мг/(м2·t),где С - концентрация тяжелого металла в пробе пыли, мг/кг;и затем вычисляют интенсивность загрязнения почв в единицах ПДКп на обследуемой территории тяжелыми металлами (ИЗП) за определенный период времени по формуле:ИЗП=Птм/ПДПп, 1/t,где ПДПп - предельно-допустимое поступление тяжелого металла на почву - поступление тяжелого металла в составе водонерастворимых выпадений (пыли) из атмосферного воздуха на 1 м2 территории, вызывающее повышение содержания тяжелого металла в 1 кг почвы на 1 ПДКп, численно равное 1 ПДКп, мг/м2;ПДКп - предельно-допустимая концентрация тяжелых металлов в почве, мг/кг.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136412/12A RU2310844C2 (ru) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005136412/12A RU2310844C2 (ru) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2005136412A RU2005136412A (ru) | 2007-06-10 |
RU2310844C2 true RU2310844C2 (ru) | 2007-11-20 |
Family
ID=38312000
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005136412/12A RU2310844C2 (ru) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2310844C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445620C1 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-03-20 | Государственное научное учреждение Почвенный институт имени В.В. Докучаева Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ определения одк тяжелых металлов и металлоидов в загрязненных почвах |
CN102590473A (zh) * | 2012-01-29 | 2012-07-18 | 中国农业大学 | 农业区域地块土壤重金属适宜性测试方法及系统 |
RU2482479C2 (ru) * | 2011-03-11 | 2013-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная социально- гуманитарная академия" | Способ определения загрязнения почвы химическими элементами |
-
2005
- 2005-11-23 RU RU2005136412/12A patent/RU2310844C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
МАХОНЬКО Э.П., МАЛАХОВ С.Г., ВЕРТИНСКАЯ Г.К. Опыт исследования загрязнения почв металлами вокруг металлургических предприятий. Труды ин-та экспериментальной метеорологии, вып. 13 (118). - М.: Московское отделение гидрометеоиздата, 1985, с.50-59. * |
СТЕПАНОВА Н.В., ВАЛЕТДИНОВ А.Р., ХАМИТОВА Р.Я. Динамика поступлений различных фракций тяжелых металлов в снежном покрове города. Вестник ТО РЭА, №2, 2004, с.31-34. * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2445620C1 (ru) * | 2010-10-28 | 2012-03-20 | Государственное научное учреждение Почвенный институт имени В.В. Докучаева Российской академии сельскохозяйственных наук | Способ определения одк тяжелых металлов и металлоидов в загрязненных почвах |
RU2482479C2 (ru) * | 2011-03-11 | 2013-05-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная социально- гуманитарная академия" | Способ определения загрязнения почвы химическими элементами |
CN102590473A (zh) * | 2012-01-29 | 2012-07-18 | 中国农业大学 | 农业区域地块土壤重金属适宜性测试方法及系统 |
CN102590473B (zh) * | 2012-01-29 | 2014-07-23 | 中国农业大学 | 农业区域地块土壤重金属适宜性测试方法及系统 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2005136412A (ru) | 2007-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sharma et al. | Atmospheric deposition of heavy metals (Cu, Zn, Cd and Pb) in Varanasi city, India | |
Crosbie et al. | Percentage land use in the watershed determines the water and sediment quality of 22 marshes in the Great Lakes basin | |
Tamatamah et al. | The atmospheric deposition of phosphorus in Lake Victoria (East Africa) | |
Human et al. | Insights into the cause of an Ulva lactuca Linnaeus bloom in the Knysna Estuary | |
Hoodaji et al. | Biomonitoring of airborne heavy metal contamination | |
Tomaševič et al. | Contribution to biomonitoring of some trace metals by deciduous tree leaves in urban areas | |
Tremper et al. | Field and laboratory exposures of two moss species to low level metal pollution | |
Rachwał et al. | Magnetic susceptibility of spider webs as a proxy of airborne metal pollution | |
Watmough et al. | Metal partitioning and uptake in central Ontario forests | |
Sorbo et al. | Trace element accumulation in Pseudevernia furfuracea (L.) Zopf exposed in Italy's so called Triangle of Death | |
Bayad et al. | Surface runoff and losses of phosphorus from hydrophobic pastoral soils | |
RU2310844C2 (ru) | Способ оценки интенсивности загрязнения почв тяжелыми металлами | |
Runcie et al. | Metal concentrations in macroalgae from East Antarctica | |
Duquesne et al. | Increased sensitivity of the macroinvertebrate Paramorea walkeri to heavy-metal contamination in the presence of solar UV radiation in Antarctic shoreline waters | |
Saxena et al. | Heavy metal accumulation in lichens growing in north side of Lucknow city, India | |
ARAS et al. | Evaluation of genotoxicity of Pseudevernia furfuracea (L.) Zopf by RAPD analysis | |
Singh et al. | Bryomonitoring of atmospheric elements in Rhodobryum giganteum (Schwaegr.) Par., growing in Uttarakhand region of Indian Himalayas | |
Bajpai et al. | Pollution monitoring with the help of lichen transplant technique at some residential sites of Lucknow city, Uttar Pradesh | |
Brahney | Estimating total and bioavailable nutrient loading to Utah Lake from the atmosphere | |
Dursun et al. | Domoic acid variations in response to environmental conditions in an eutrophic estuary, Golden Horn (Turkey) | |
Brockmeyer et al. | Effects of sugar cane monocultures on origin and characteristics of dissolved organic matter in the Manguaba lagoon in northeast Brazil | |
Gupta et al. | Mammalian faeces as bioindicator of urban air pollution in captive mammals of Jaipur Zoo | |
Vicol | Environmental quality in forests from Bucharest metropolitan area, Romania. | |
Gytarsky et al. | Monitoring of forest ecosystems in the Russian Subarctic: effects of industrial pollution | |
Shafiq et al. | Biomonitoring of heavy metal contamination in Pongamia pinnata and Peltophorum pterocarpum growing in the polluted environment of Karachi, Pakistan |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071124 |