ТЕХНОГЕННЫЕ ОБРАЗОВАНИЯ В ПОЧВАХ

При изучении уровня загрязнения городских почв исследователями очень мало уделяется внимания минеральной составляющей техногенных образований, поступающих с выбросами промышленных предприятий. В данном разделе представлен разработанный авторами учебного пособия запатентованный методический подход к оценке степени экологического состояния урбанизированных территорий на основе изучения техногенных минеральных образований в почвенном покрове современными методами анализа. Показаны типы и процентное содержание в почвах техногенных компонентов, что позволяет выявить источник их поступления за счет картографического выделения загрязненных участков территории.

Почвы в оценке экологического состояния окружающей среды. Методика и методы исследования

В настоящее время загрязнение почвенного покрова тяжелыми металлами, а также редкими, редкоземельными и радиоактивными элементами через атмосферные выпадения в городах и промышленных районах России возрастает с каждым годом. Городские почвы выступают в качестве механического барьера на пути аэрогенных потоков техногенных веществ и являются долговременной депонирующей средой. Для почв городов аэрогенные потоки загрязнителей не являются единственными их источниками, гак как в почвы они могут поступать также с талыми водами, при внутрипочвенном и поверхностном стоке загрязненных вод и другими путями. При длительном загрязнении городских почв происходит изменение их химического состава и кислотнощелочных характеристик.

Устойчивость техногенных геохимических аномалий в почвах во многом зависит от их экологического состояния, которое в значительной степени определяется их буферностью. Буферность, в свою очередь, зависит от способности почв к самоочищению. Следовательно, от того, как развивается этот процесс, зависит «здоровье» техногенных геохимических аномалий и их устойчивость в природных условиях (Лстув- нинкас, 2002).

Изучение и анализ содержания различных химических элементов в компонентах природной среды, в том числе и почвах, выполнялись многими исследователями. Наиболее значительными являются публикации В.И Вернадского (1954), А.П. Виноградова (1957), Р.Р. Брукса (1962),

В.В. Ковальского (1974, 1982), А.А. Беуса (1976), Г.Е. Пашневой и др. (1978), А.И. Перельмана (1979), Ю.В. Алексеева (1987), М.А. Глазов- ской (1988), А. Кабата-Псндиас, X. Псндиас (1989), Ю.Е. Саста и др. (1990), В.И. Савича и др. (1990), Н.А. Рослякова, В.П. Ковалева и др. (1996), Э.К. Буренкова, Л.Н. Гинзбург, Н.К. Грибановой (1997),

A. В. Хабарова (2001), Г.В. Мотузовой (2001), В.Б. Ильина, А.И. Сысо (2001), Н.С. Касимова, М.И. Герасимова (2002), В.А. Алексеенко (2002, 2005), В.В. Добровольского (2003) и многих других. Одними из первых работ по загрязнению почв были работы И.Н. Антипова-Каратаева (1947) о состоянии и поведении меди в почвах и Ф.В. Турчинина с

B. И. Соколовой (1950) о возможном проявлении токсичности марганца в почвах в связи с применением кислых удобрений.

Почва - компонент природной среды, несущий в себе долговременную информацию о техногенном воздействии (основная депонирующая среда), - представляет собой сложную природно-антропогенную систему. За последнее время накопилось много экспериментальных данных о содержании тяжелых металлов (ТМ) в почвах, что связано с постоянно возрастающей техногенной нагрузкой на компоненты биосферы. В работах ряда авторов определены средние содержания химических элементов, прежде всего тяжелых металлов, в различных типах почв.

Гранулометрический и минералогический состав почв определяется составом почвообразующих пород, а вещественный - спецификой выбросов промышленных предприятий, расположенных на данной территории. Изучение вещественного состава почв позволяет интерпретировать природные и техногенные аномалии, а также объяснять их геохимические особенности (Голева и др., 1994; 1997). Изучение состава данного компонента окружающей среды является актуальной задачей, гак как загрязняющие почву вещества в виде пылевой фракции ветром переносятся на значительные расстояния, вторично загрязняя при этом не только атмосферный воздух, но и растительность, поверхностные водотоки и водоемы. Кроме того, они попадают в организм человека при дыхании и употреблении в пищу растительных продуктов. При многообразии форм концентраций токсичных элементов в конкретных очагах загрязнения экологическую опасность, как правило, представляют лишь некоторые из них, основная часть которых присутствует в твердофазном состоянии.

Методика и методы исследования. Литогеохимический метод исследования используется для изучения содержания химических элементов в почвах, а также особенностей их вещественного состава в районе исследования. Требования по отбору проб почв регламентируются следующими нормативными документами: ГОСТ 17.4.2.01-81, ГОСТ 17.4.3.01-83,

ГОСТ 17.4.1.02-83, ГОСТ 17.4.4.02-84, ГОСТ 28168-89, а также методическими рекомендациями (Методические..., 1982; Ермохин и др., 1995) и требованиями к геолого-экологическим исследованиям и картографированию (Требования..., 1990).

Пробы почв отбираются из поверхностного слоя (0...10 см), предварительно очищенного от верхнего дернового слоя, специальной пробоотборной лопаткой, методом конверта. Масса объединенной пробы составляет не менее 1 кг. Такой интервал опробования выбирается потому, что в данном слое происходит максимальное накопление продуктов техногенеза (Елпатьевский и др., 1985; Гармаш, 1985; Геохимия..., 1990; Строганова и др., 1992; Байдина, 1994; 1995; Рихванов и др., 1994). Отобранные пробы почв регистрируются в журнале с указанием: порядкового номера, места отбора, даты отбора и целевого назначения территории. Пробы упаковываются в полиэтиленовые или матерчатые мешочки и завязываются шпагатом.

Подготовка проб к аналитическим исследованиям включает несколько этапов: пробы просушивают при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния, удаляют включения (стекло, камни, корни и т. п.); затем пробы просеивают и растирают через сито с диаметром отверстий 1 мм. Вес просеянной пробы почвы (фракция <1 мм) для исследования составляет 10 г. Дальнейшие операции проводят в соответствии со схемой, представленной на рис. 3.1.1.

Магнитную сепарацию проб почв осуществляют с помощью многополюсного магнита системы А.Я. Сочнева. После отделения магнитной фракции в пробе остаются еще частицы, обладающие слабо выраженными магнитными свойствами. Электромагнитную сепарацию производят с помощью электромагнита, работающего на постоянном токе.

Для изучения вещественного состава почв применяли современные минералогические методы исследования (электронная микроскопия, локальный спектральный анализ с лазерным отбором проб, шлиховой, рентгеноструктурный, термический анализы) в аналитических лабораториях гг. Москвы, Томска, Алматы. Большая часть исследований вещественного состава проб была выполнена в лабораториях МИНОЦ «Урановая геология» при кафедре геоэкологии и геохимии Томского политехнического университета.

Согласно запатентованной разработке (Патент № 2229738, авторы Е.Е. Язиков, А.Ю. Шатилов, Т.В. Багазий) изучение вещественного состава валовой пробы проводится для определения процентного соотношения всех природных и техногенных составляющих методом сравнения с эталонными палетками. Сущность патента заключается в выделении загрязненных участков территории по процентному содержанию в почвах техногенных компонентов, что позволяет также выявить источник их поступления.

Схема обработки и исследования проб почв

Рис. 3.1.1. Схема обработки и исследования проб почв: ЛМА - локальный спектральный анализ с лазерным отбором пробы

Микроскопическое изучение проб проводят с помощью бинокулярного стереоскопического микроскопа (МБС-9 или Lcica ZN 4D). Критериями для отнесения частиц к природной или техногенной составляющей приняты их различные признаки: форма, цвет, прозрачность, блеск, твердость. Следует отметить, что достоверно определить генезис некоторых частиц удаётся не всегда.

Методика изучения вещественного состава почв под микроскопом аналогична таковой для твёрдого осадка снега.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >