Совершенствование системы мониторинга атмосферных выпадений тяжелых металлов в промышленных районах Центральной России на основе элементного анализа мхов

• Автор: Ермакова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 03.00.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 198 с. : ил.

Содержание диссертации

Введение.

Глава 1. Аналитический обзор и постановка задач

исследования.

1.1 Атмосферный воздух и источники загрязнения.

1.2 Тяжелые металлы загрязнители атмосферного воздуха

1.2.1 Определение термина тяжелые металлы

1.2.2 Формы нахождения тяжелых металлов в окружающей среде

1.2.3 Источники поступления тяжелых металлов в атмосферу.

1.2.4 Распространение тяжелых металлов в атмосфере.

1.2.5 Воздействие тяжелых металлов на окружающую среду

и здоровье человека
1.3 Методы исследования тяжелых металлов и других элементов
в атмосфере
1.3.1 Аспирационные методы.
1.3.2 Седиментационные методы
1.3.3 Биомониторинг
1.4 Мхи как биомониторы атмосферных выпадений элементов
1.4.1 Экологобиологичсские особенности мхов.
1.4.2 Критическая оценка использования мхов в биомониторииге атмосферных выпадений элементов
1.4.3 Межвидовое сравнение мхов
1.4.4 Методы элементного анализа мховбиомониторов.
1.5 Развитие биомониторинговых исследований атмосферных
загрянений в мире на основе сбора и анализа мхов.
Выводы.
Постановка задач исследования
Глава 2. Общая характеристика исследуемых территорий
2.1 Тульская область.
2.2 Тверская область.
2.3 Ярославская область
2.4 Обоснование выбора территорий
Глава 3. Методика проведения исследований.
3.1 Пробоотбор и пробоподготовка мхов.
3.2 Элементный анализ мхов.
3.2.1 Физические основы НАА
3.2.2 Инструментальный НАА на реакторе ИБР2.
3.2.3 Атомноабсорбционная спектрометрия.
3.2.4 Контроль качества и достоверность аналитических результатов Выводы.
Глава 4. Результаты
4.1 Межвидовое сравнение мхов Центральной России
4.1.1 Видовой состав мхов на исследуемой территории.
4.1.2 Сравнение накопления элементов мхами рода ВгасИу1Иесшт и
мхом Ркигогшт БсЪгеЬеп
4.1.3 Сравнение аккумулятивных способностей мхов
Ну1осотшт р1ет1ею и Пеигогшт БсНегеЬеп
4.2 Элементный состав мховбиомониторов
4.3 Основные источники элементов во мхах.
4.3.1 Графический способ разделения элементов
4.3.2 Корреляционный анализ
4.3.3 Факторный анализ.
4.4 Обзор отдельных элементов во мхах
4.5 Интегральная оценка загрязнения территории.
4.6 Анализ результатов европейских исследований мхов.
Выводы.
Заключение.
Библиографический список из
Приложение 1.
Приложение 2 карты распределения элементов.
Приложение 3.
Список используемых сокращений
ААС атомноабсорбционная спектрометрия
ГИС I географический информационные системы
ИБР2 импульсный реактор на быстрых нейтронах
ИНАА I инструментальный нейтронный активационный анализ
ИСПМС I массспектрометрия с индуктивно связанной плазмой
ИСПЭС I эмиссионная спектрометрия с индуктивно связанной плазмой
ЛНФ Лаборатория нейтронной физики им. И.М. Франка
МАГАТЭ Международное агентство по атомной энергии
НЭОФЯ Научноэкспериментальный отдел физики ядра
ОИЯИ Объединенный институт ядерных исследований
РФА X рентгенофлуоресцентный анализ
РФАЗЧ IX рентгенофлюоресцентный анализ с возбуждением заряженными частицами
ТГПУ Тульский государственный педагогический университет им. I.. Толстого
I Ii i
I i Ii , Национальный институт стандартов, США
i, стандартный материал сравнения
Введение
Актуальность


Первичные мелкодисперсные примеси сажа, летучая зола, частицы металлов и пары попадают в атмосферу в результате физических или химических процессов. Вторичные мелкодисперсные примеси образуются вследствие реакций между различными газами в атмосфере. Крупнодисперсные частицы состоят из природных веществ, которые образуются вследствие естественной эрозии и в процессе различных работ по дроблению камня. К наиболее распространенным крупнодисперсным частицам относятся гипс, известняк, мрамор, карбонат кальция, кремний и карбид кремния. Так, например, аэрозоли РЬ, Сс1, Си и Ъп состоят преимущественно из субмикронных частиц диаметром 0,51 мкм, а аэрозоли М и Со из крупнодисперсных частиц более 1 мкм . Человеческий нос естественным образом отфильтровывает крупные частицы пыли, но не защищает от мелкодисперсных частиц, и, таким образом, частицы размером менее 5 мкм способны проникать в лимфатические узлы, задерживаться в альвеолах легких, засорять слизистые оболочки. В атмосфере аэрозольные загрязнения воспринимаются в виде дыма, тумана, мглы или дымки. Поступление тяжелых металлов в окружающую среду имеет как естественное, так и техногенное происхождение. Техногенная доля цинка в атмосфере , меди кадмия и ртути , никеля , кобальта . Наиболее высокая эмиссия в атмосферу характерна для свинца . Важнейшим путем техногенного рассеяния металлов является их выброс в атмосферу при высокотемпературных технологических процессах металлургия, обжиг цементного сырья и др. Добыча и переработка не являются самым мощным источником загрязнения среды металлами. Валовые выбросы от этих предприятий значительно меньше выбросов от предприятий теплоэнергетики. В угле и нефти присутствуют все металлы. Значительно больше, чем в почве, токсичных химических элементов, включая тяжелые металлы, в золе электростанций, промышленных и бытовых котельных установок. Тяжелые металлы содержатся и в минеральных удобрениях . Постоянными источниками аэрозольного загрязнения металлами являются промышленные отвалы искусственные насыпи из переотложенного материала, преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых или же из отходов предприятий перерабатывающей промышленности, ТЭС. Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Производство цемента и других строительных материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные технологические процессы этих производств измельчение и химическая обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в атмосферу . Ниже, в таблице 1. Часть техногенных выбросов тяжелых металлов, поступающих в атмосферу в виде тонких аэрозолей 0,51 мкм, переносится на значительное расстояние от источника, тем самым, вызывая глобальное загрязнение. Основная же масса выбросов частицы 1 мкм осаждается в непосредственной близости от источника загрязнения. Теоретически техногенные аномалии представляют систему концентрических колец, в которых концентрация поллютанта убывает от центра к периферии. В реальной природной обстановке форма и размеры зон загрязнения существенно отличаются от теоретических. Но, тем не менее, наблюдается неплохая корреляция формы зон загрязнения с конфигурацией розы ветров , . Таблица 1. Ассоциации химических элементов в выбросах различных производств . Другие Ад. Дальность распространения и уровни загрязнения атмосферы тяжелыми металлами зависят от мощности источника, условий выбросов и метеорологической обстановки. Однако в условиях промышленногородских агломераций и городской застройки параметры распространения металлов в воздухе еще плохо прогнозируются. Считается, что зона максимального загрязнения находится в пределах расстояния, равного кратной высоте промышленной трубы. С удалением от источников загрязнения уменьшение концентраций аэрозолей металлов в атмосферном воздухе чаще происходит согласно экспоненциальному или степенному закону. Вследствие этого зона их интенсивного воздействия сравнительно невелика .