Геохимия тяжелых металлов в природных и техногенных ландшафтах Черноморского побережья России

• Автор: Лавренова, Елена Александровна
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 122 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОПИСАНИЕ РАЙОНА РАБОТ
I I Характеристика береговой зоны Российского сектора
Черного моря
1 2 Характеристика прибрежно-морской зоны Российского
сектора Черного моря
1.3 Источники загрязнения Российского сектора
Черноморского побережья ]
2. ГЕОХИМИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ЭКЗОГЕННЫХ
УСЛОВИЯХ (по литературным данным)
1.1 Особенности геохимической миграции тяжелых металлов
в осадочном процессе
2.1.1 Выветривание
2.1.2 Мобилизация и перенос
2.1.3 Седиментация
2.2 Влияние техногенеза на природные закономерности
распределения и поведения тяжелых металлов
2.2.1 Ландшафты городов
2.2.2 Агроландшафты
2.2.3 Источники загрязнения окружающей среды
тяжелыми металлами
2.3 Распределение тяжелых металлов в природных и техногенных
ландшафтах Черноморского побережья России
3. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
3.1 Методика пробоотбора
3.2 Атомно-абсорбционное определение тяжелых металлов
в природных объектах (условия проведения анализа)
3.3 Методики разложения проб почв, растительности,
речного аллювия, морских осадков, речной и морской воды
3.4 Методы математической обработки аналитических данных
4. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОЧВАХ ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ
4.1 Природные ландшафты
4.1.1 Особенности распределения валовых
содержаний тяжелых металлов в почвах
4.1.2 Особенности распределения подвижных
форм тяжелых металлов в почвах 58.
4.13 Особенности геохимической миграции
тяжелых металлов в процессе почвообразования
4.2 Техногенные ландшафты
4.2.1 Распределение тяжелых металлов
в почвах агроландшафтов
4.2.2 Распределение тяжелых металлов
в почвах городских ландшафтов
4.2.3. Изучение влияния техногеннного загрязнения тяжелыми металлами городских ландшафтов
на здоровье населения
5. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В АЛЛЮВИИ И СТОКЕ РЕК ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ
5.1 Тяжелые металлы в аллювии рек Черноморского побережья России
5.2 Тяжелые металлы во взвесях рек Черноморского побережья России
5.3 Растворенные формы тяжелых металлов в воде рек Черноморского побережья России
6. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В МОРСКОЙ ВОДЕ И ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ШЕЛЬФА ЧЕРНОМОРСКОГО ПОБЕРЕЖЬЯ РОССИИ
6.1 Распределение тяжелых металлов в морской воде, взвесях и донных осадках зоны открытого шельфа
6.2 Особенности геохимии тяжелых металлов
в морской воде и донных отложениях полузамкнутых бухт
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Изучение геохимии микроэлементов в условиях гипергенеза стало возможным только после того, как широкое распространение получили достаточно точные и надежные методы их определения в природных объектах.
К настоящему времени уже накоплен достаточно обширный фактический материал, характеризующий особенности поведения тяжелых металлов в различных природных системах.
Первые сводки по химии микроэлементов почв были получены Д.П. Малюгой (1946, 1963 г г.), В.В. Докучаевым (1950), А.П. Виноградовым (1950, 1957 г г.). Системное изучение содержаний микроэлементов в основных типах почв России, почвообразующих породах и растениях, было осуществлено В. А. Ковдой., М.В. Якушевской, А.И. Тюрюкановым (1959 г.). Изучению микроэлементного состава растений посвящены работы В.В. Ковальского (1971), Л.И. Грабовской (1976 г.). Наиболее полным обобщением накопленного к настоящему времени материала по геохимии микроэлементов в почвах и растениях является работа А. Кабаты - Пендиас и X. Пендиас (1989 г.).
Геохимию микроэлементов в гидросфере и их участие в процессе седиментогенеза изучали А.П. Виноградов (1967), А.П. Лисицин (1974, 1982), Н.М. Страхов (1976), В.В. Гордеев (1983), В.Д. Корж (1991), в нашей стране, а также Гиббс (1970, 1973), Гольдберг (1971), Дж. В. Мур, С. Рамамурти (1987) и др. за рубежом.
В последнее время значительно возрос интерес к изучению путей миграции тяжелых металлов в окружающей среде, с точки зрения экологии, в связи с их высокой токсичностью для живых организмов.
Особенности геохимии тяжелых металлов в условиях техногенеза рассмотрены А.И. Перельманом (1972), Л И. Грабовской (1976), А.А.Беусом (1976), Ю.Е. Саетом (1990), Е.П. Яниным (1990) и др.
Однако, во многих работах, исследователями проводилось изучение какого-либо объекта окружающей среды (почв или речного стока) обособленно от других, тогда, как в настоящее время одной из задач экологической геохимии является переход к разработке системных моделей геохимических циклов элементов для создания программ рационального природопользования, что предполагает получение информации одновременно по всем уровням экосистемы.
Разнообразное сочетание физико-химических, климатических, гелого-геоморфологических условий в биосфере приводит к образованию специфических ландшафтно-геохимических обстановок в каждом конкретном регионе, поэтому при всем многообразии опубликованных материалов очень трудно, а порой невозможно экстраполировать на изучаемый объект выводы, сделанные в результате изучения геохимии тяжелых металлов в других природных условиях.
Объектом исследования в настоящей работе является Российская часть Черноморского побережья (от Таманского полуострова до г. Адлер) и прилегающая акватория шельфовой зоны моря.
В пределах изучаемой территории с 1989-1995 г.г. проводились комплексные исследования ее экологического состояния, направленные на изучение антропогенной нагрузки в системе “берег-море” Работы выполнялись совместно ГП НИПИокеангеофизика, Южным Отделением Института Океанологи РАН, Северо-Кавказским геоэколгическим центром, ГК “Кубаньгеология”, МГУ им. Ломоносова, Саратовским университетом.
По результатам исследований опубликован сборник “Техногенное загрязнение и процессы естественного самоочищения Прикавказской зоны Черного моря” (1996), в котором рассмотрено состояние экосистемы и ее изменения под воздействием различных загрязняющих веществ, в том числе тяжелых металлов.

2 2 2 Агроландшафты
Техногенные геохимические преобразования сельско-хозяйственных территорий связаны со спецификой сельско-хозяйственных технологических процессов: агротехнической обработкой почв, водной и химической мелиорацией, комплексом обработки почв и растений в период вегетации растительной массы и уборки урожая.
Агрогенные геохимические воздействия разделяются на две группы: собственно агрогенные и агротехногенные (Сает и др., 1990)
Собственно агрогенные воздействия - планируемые, неизбежные при существующих принципах сельско-хозяйственной технологии:
1. Агротехническая обработка почв, сопровождающаяся уплотнением почвы, ее взаимодействием с истирающимися орудиями механической обработки и выхлопами транспортных средств.
2. Внесение стандартных удобрений.
3. Внесение почвенных мелиорантов - известкующих или раскисляющих материалов, торфа, в некоторых случаях песка или глины.
4. Проведение водной мелиорации (осушение или обводнение).
5. Обработка территорий пестицидами.
Агротехнические воздействия не являются неизбежным следствием агротехнологии. Они проявлены значительно локальнее собственно агрогенных воздействий и связаны с применение нестандартных загрязненных средств мелиорации:
1. Внесение в качестве удобрений бытовых отходов промышленных городов.
2. Использование в качестве удобрений отходов животноводческих комплексов.
3.Использование в качестве почвенных мелиорантов промышленных (энергетические золы, металлургические шлаки, фосфогипс) и горно-рудных отходов.
4. Использование для водной мелиорации вод загрязненных рек.
Так как для изучаемой территории наиболее типичным является собственно агро-генное геохимическое воздействие, рассмотрим его подробнее.
Агротехническая обработка почв проводится многократно в течение вегетационного периода и включает дискование, вспашку, боронование, сев, культивацию, сбор урожая, внесение средств химизации. При обработке происходит механический износ орудий (лемехов, дисков) в процессе контакта с почвой, особенно обогащенной включениями. Кроме того, практически вся поверхность почв испытывает воздействие выбросов транспортных средств, прежде всего выхлопа дизельных установок, работающих на соляровом масле. Эти виды воздействия, обычно, не рассматриваемые и неучитываемые, способны поставлять в почвы химические элементы из износоустойчивых сталей и из выхлопов (Мп, N1, Сг, Ре, Со, V). В результате происходит интенсивное загрязнение почв перечисленным комплексом элементов. При этом увеличение валовых содержаний N1 в почвах может достигать 40%.
Обработка растений пестицидами также является источником загрязнения почв тяжелыми металлами. Многие годы в составе ядохимикатов широко использовались исключительно токсичные ртуть содержащие соединения. Некоторые пестициды и сейчас являются органоминеральными соединениями, содержащими Ъп, Си, Мп, В. Медь широко используется в виде чистых солей.
Внесение в почвы минеральных удобрений - главный вид агрогенных воздействий Вместе с основными элементами удобрений (N1, Р, К) при их применении в почвы вносится широкий комплекс микроэлементов (тяжелые металлы в том числе), т.к., например, фосфорные удобрения производятся исключительно на основе природных фосфатов, являющихся по существу полиминеральным сырьем, и в цепи обогащения аппатитовых руд