Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра

Фасхутдинов, Марат Гайсович

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра
ВАК РФ 25.00.23, Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов

Автореферат диссертации по теме "Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра"

На правах рукописи

ФАСХУТДИНОВ Марат Гайсович

ФОРМИРОВАНИЕ И ДИНАМИКА ГЕОХИМИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В УСЛОВИЯХ КРУПНОГО ПРОМЫШЛЕННОГО ЦЕНТРА

25.00.23 - Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафта

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Ярославль - 2004

Работа выполнена в лаборатории малых рек и лаборатории биогеохимии Института экологии природных систем Академии наук Республики Татарстан

Научные руководители: доктор географических наук,

профессор А.М.Трофимов кандидат биологических наук Д.В.Иванов

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор географических наук, профессор Б.И.Кочуров кандидат географических наук, доцент Т.Г.Иванова

Казанский государственный технический университет

Защита диссертации состоится «25» марта 2004 г. в_час. в ауд. № 206 на

заседании диссертационного Совета К.212.307.07 в Ярославском государственном педагогическом университете по адресу: 150000, Ярославль, Которосльная наб., 44.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Ярославского государственного педагогического университета.

Автореферат разослан «24» февраля 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат географических наук

A3 .Кулаков

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Среди множества волнующих современное общество проблем охрана окружающей среды занимает одно из первых мест. Это связано с тем, что антропогенные факторы в биогеохимическом круговороте многих токсичных для человека веществ стали сопоставимы с природными, а порой и превосходят их. При этом циркуляция чужеродных токсичных живым организмам соединений возросли до уровня, угрожающего здоровью настоящего и будущего поколения.

В современном мире более половины населения планеты проживает в городах, и доля городского населения неуклонно возрастает. Города стали центрами сосредоточения населения, промышленности и обусловленного этим интенсивного загрязнения окружающей среды, которое по площади аномалий токсикантов представляет собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. (Экогеохимия городских ландшафтов, 1995; Перельман, Касимов, 2000; Латушкина, Станис, 2002 и др.). Особая роль в геохимическом мониторинге и оценке экологического состояния окружающей среды городов отводится изучению тяжелых металлов (ТМ).

При экологической оценке городов признана эффективной методология, базирующаяся на синтезе теоретических представлений геохимии ландшафтов (Глазовская, 1988). Она включает анализ воздушной среды и выбросов в атмосферу как главного фактора создания экологической ситуации в городе. При этом изучается состав атмосферных выпадений (аэрозолей, жидких осадков, снега), моделируются возможные концентрации и поля загрязняющих веществ, их эмиссии в атмосферу от техногенных источников. Параллельно проводится анализ депонирующих сред, включающих снежный покров, почзы, донные отложения, химический. состав которых достаточно точно индицирует «длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию городской среды. Реальное распределение загрязняющих веществ в объектах городской среды, как правило, не совпадает или сильно отличается по конфигурации от расчетных моделей, основанных только на оценке эмиссии выбросов. Данный подход позволяет детализировать сети опробования, дает четкую пространственную картину расположения зон загрязнения, и характеризует сезонные и годичные (снег) и многолетние (почвы) циклы техногенного воздействия. Посредством геохимического картографирования техногенных аномалий в снеге и почвах можно зафиксировать интегральный эффект загрязнения данной территории, определить границы зон влияния основных источников загрязнения.

Цель исследования - изучение пространственно-временной динамики формирования геохимических полей ТМ (Cd, Pb, Со, Си, №, Zn, &, Mn, Fe) в урбанизированных ландшафтах крупного промышленного центра (на модели г. Казани). В соответствии с поставленной целью наше внимание было уделено решению следующих задач:

1. Изучение механизма формирования аэротехногенных полей рассеяния ТМ по расчетным данным и материалам натурных снего- и педогеохимических съемок.

2. Гидрогеохимическая характеристика снежного покрова как модулирующего фактора миграционной активности ТМ в холодный период года.

3. Анализ фазовых составляющих атмогеохимического потока металлов в городских ландшафтах и парагенетических ассоциаций ТМ в депонирующих средах.

4. Определение местного геохимического фона ТМ в снежном покрове и почвах.

5. Интегральная оценка техногенной нагрузки, геохимическое картографирование и районирование территории.

Научная новизна. Впервые систематизированы, сведения, характеризующие геохимическую неоднородность территории г.Казани по содержанию ТМ (Cd, Pb, М, Zn, &, Mn) в основных депонирующих средах с использованием методов пространственного анализа и электронного картографирования. Показана ведущая роль аэрогенного загрязнения в формировании техногенных полей ТМ в г.Казани за период с 1988 по 2003 гг. Определены фоновые концентрации и показатели поступления ТМ в почвы и снежный покров. Выделены моно-и полиэлементные геохимические аномалии ТМ в снежном и почвенном покровах.

Защищаемые положения: -

1. Формирование, и развитие геохимической структуры урбанизированных ландшафтов г.Казани происходит под влиянием аэрозольной составляющей атмохимического потока элементов в геосистему.

2. Парагенетические элементные системы на этапах атмо-, гидро- и биогеогео-химической миграции отличаются высокой временной и пространственной устойчивостью.

3. Единое геохимическое поле г.Казани имеет сложное строение, а его эволюция определяется постоянством ежегодно фиксируемого числа геохимических аномалий ТМ и вариабельностью векторов (ореолов) рассеяния во времени и пространстве.

4. Урбанизированные ландшафты г.Казани характеризуется доминированием фоновых структурных элементов и «умеренной» атмотехногенной нагрузкой.

Практическая значимость. Сформирована электронная база данных по гидрохимическим показателям и содержанию ТМ в снежном и почвенном покровах г.Казани за период 1988-2003 гг., которая может быть использована при проведении фонового и импактного мониторинга почв и сопредельных сред в г.Казани. Созданные геохимические карты вошли в экологический блок «Атласа Республики Татарстан». Материалы исследований вошли в Государственные доклады «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей природной среды Республики,Татарстан» 2001 и 2002 гг., они используются в работе Министерства экологии и природных ресурсов РТ в части контроля за состоянием атмосферы и геохимического мониторинга городской среды. Результаты работы могут быть использованы при разработке практических природоохранных мероприятий, градостроительном планировании и проведении различного рода оценок воздействия на окружающую среду.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были доложены на IV и V Республиканских научных конференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (2000, 2002), на международной научной конференции по экологической химии (Кишинев, 2002), научной конференции молодых сотрудников и аспирантов АН РТ (Казань, 2002).

Основное содержание работы изложено в 8 публикациях.

Исходные материалы и личный вклад автора. Основой для настоящей работы послужили данные геохимических исследований основных компонентов

природных и урбанизированных ландшафтов территории Республики Татарстан за период с 1994-2003 гг., проводимых в Институте экологии природных систем АН РТ. Автором выполнена геохимическая съемка снежного покрова и почв в 2000, 2001 и 2003 гг., химический анализ проб на содержание ТМ, обобщение натурных и фондовых материалов 1988-2003 гг. При обсуждении полученных результатов использованы, материалы снеговых съемок, проведенных, в 1988-91 гг. ВНИИГеолнеруд (г. Казань). Гидрохимический анализ снега выполнен в лаборатории биогеохимии ИнЭПС АН РТ (аналитики? М.В.Роднина,~ ЛЛ.Морозова). Для построения карт распределения ТМ и других показателей использовались программы Mapinfo 4.0 и Surfer (А.К.Шанталинский, В А.Чепланов - Казанский госуниверситет).

Структура и объем диссертации. Диссертация; общим объемом 180 страниц состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрированных 41 таблицей и 46 рисунками. Список литературы включает 158 наименований; в т.ч. 17 на иностранных языках.

Автор выражает искреннюю признательность заведующей лабораторией малых рек ИнЭПС АН РТ Р.С.Петровой, инициировавшей это исследование, друзьям и коллегам за неоценимую поддержку и помощь в: написании работы, особая благодарность научным руководителям проекта А.М.Трофимову и Д.В.Иванову.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. Общие закономерности миграции тяжелых металлов в атмосфере

Рассмотрены природные и антропогенные факторы, определяющие общее содержание, формы нахождения и миграционную активность ТМ, вовлекаемых в атмогеохимический круговорот вещества.. Обсуждается зависимость концентрации металлов в атмосфере городов от технологических, параметров выбросов и метеорологических характеристик, условий рассеяния. Рассмотрены механизмы формирования микроэлементного состава континентальных аэрозолей.

2. Материалы и методы исследований .

Целенаправленные работы по геохимическому исследованию природных

объектов урбанизированных территорий Татарстана, были начаты в 1987 г. (Яруллин, Егоров, Хисматуллина, 1990; Яруллин и др., 1991; Амиров, Даутов, Каратай, 1997). Исследования динамики геохимический полей ТМ в г.Казани выполнялись с использованием фондовых материалов обследований снежного и почвенного покровов 1988-89 годов (ВНИИГеолнеруд), интегрированных в единую геохимическую базу данных.

Систематический характер геохимические исследования снежного покрова (СП) урбанизированных территорий г.Казани приняли в 1994 г. в рамках комплексных работ, проводимых Институтом экологии природных систем АН РТ совместно с Министерством экологии и природных ресурсов РТ (Валетдинов, Фасхутдинов, Маланин, 2000; Галицкая, 2000; Горшкова, Зуйкова, Литовинская, 2000; Государственный доклад ..., 2001,2002; Фасхутдинов, Валетдинов, 2000).

Первоначально (1994-1998 гг.) исследования выполнялись по узкой сети пробоотбора (16 станций), расположенных равномерно по территории города. Детальные исследования уровня загрязнения СП г.Казани проведены в сезоны 19992003 гг.; ими была охвачена вся территория города, а наиболее подробно исследована селитебная часть и районы, прилегающие к крупным промышленным предприятиям и объектам энергетики, вносящим наибольший вклад в загрязнение атмосферы. Отбор проб проводили в первой декаде марта, в период максимального накопления снега.

Пробы растапливали в полиэтиленовых емкостях при комнатной температуре. Весь объем талой воды отфильтровывался под вакуумом через фильтр средней плотности для отделения взвесей. Фильтры с навеской пыли растворяли кипячением в 5н HNO3 (Методика..., 1991). Растворы анализировали на содержание ТМ атомно-абсорбционным методом на приборе AAS 3.

В результате получены концентрации ТМ (мг/л), которые находятся в растворимой (водная фаза), и условно не растворимой при данных условиях (твердая фаза) формах. Одновременно рассчитывалось содержание ТМ в твердом остатке (мг/кг пыли), а также плотность выпадения ТМ на единицу площади в течение зимнего периода для растворенной и твердой фаз (мг/м2).

С целью изучения обстановок миграции ТМ, а также косвенной оценки уровня загрязненности атмосферного воздуха неорганическими и органическими примесями в 2001 г. проведена гидрохимическая съемка СП г.Казани (211 станций) по 11 показателям, включающим: минерализацию, сухой остаток, рН, электропроводность, содержание органических вешеств (по ХПК), а также ионов кальция, гидрокарбонатов, сульфатов, хлоридов, аммония, нитратов.

Общее количество проанализированных образцов снега - 490, в т.ч. 1999 г. - 101, 2000 г.-102, 2001 г.-287.

В • 2001 г. для оценки роли аэрального поступления в формировании геохимических полей ТМ в депонирующих средах было проведено геохимическое исследование почвенного покрова г.Казани. Пробы отбирались почвенным буром методом конверта из горизонта 0-10 см. Определение общих форм ТМ в почвах проводилось, как и при анализе твердой фазы снега, путем экстракции 5н HNO3, что позволило получить сравнимые результаты и выявить наличие связей аэрогенного поступления ТМ с их накоплением в почвах.

На фоне ограниченных данных систематических наблюдений за содержанием ТМ в приземном слое атмосферы г.Казани был проведен расчет полей концентраций металлов, поступающих в атмосферу с выбросами стационарных источников загрязнения по методике КХА.Тунаковой (1998, 2003). Проверка модели расчета проводилась путем сопоставления полученного поля концентрации ТМ с полями концентраций,-полученных путем, интерполяций данных натурных наблюдений за содержанием ТМ в почвенном и снежном покровах.

Статистическая обработка данных проведена на основе ППП Statistica 5.0.

3. Формирование атмогеохимических полей загрязнения тяжелыми металлами приземного слоя воздуха

Аэральный v поток ТМ представляет собой основную приходную часть их бюджета в. урбогеосистеме. Без знания количественной составляющей баланса непосредственно на «входе» в систему не может- быть полностью раскрыта геохимическая структура урбанизированных ландшафтов. Для геохимических полей ТМ приземной атмосферы установлена ее сильная изменчивость в пространстве и времени с образованием очагов «мокрого», «сухого» и смешанного загрязнения.

Разнообразие предприятий химического, нефтехимического, машиностроительного и строительного профилей обусловливает широкий спектр вредных веществ, поступающих в воздушный бассейн г.Казани. Объемы выбросов основных и специфических примесей, поступающих в атмосферный воздух от промышленных источников загрязнения, примерно равны и составляют 45.2% и 54.8%. ТМ поступают в атмосферу с выбросами большинства предприятий г. Казани. Преобладают

неблагоприятные для рассеивания параметры выбросов: Т<50 °С, скорость <25 м/с, малые высоты (Н<10 м). Доля горячих (>50 С°) выбросов го высоких труб (Н>50 м) с большой скоростью выхода газовоздушной смеси из трубы (>10 м/с) составляет около 28% от общей массы выбросов (Тунакова, 1998). Исходя из характера расположения предприятий, формирующих техногенные поля атмосферных выбросов, на территории города было выделено 6 крупных промышленных агломераций (зон) (рис. 1).

Систематизация и анализ данных инвентаризации и картографического материала об их местоположении позволили объединить 8700 стационарных источников загрязнения в 166 групп. Для расчета поля максимальных концентраций ТМ территория г. Казани была разбита на сетку с шагом 750 м. В узлах сетки рассчитывались концентрации 15-ти ТМ от каждого из 166 групп источников с учетом параметров выхода газовоздушной смеси из трубы. В результате построены поля загрязнения атмосферы с изолиниями величин суммарной кратности превышения содержания ТМ над их ПДК (Тунакова и др., 2002). Существует значимое (2 ПДК) превышение концентраций ТМ на большей части территории. Общий вектор загрязнения совпадает преобладающим юго-восточным направлением ветра. Эпицентр загрязнения (7-9 ПДК) находится в центральной части города в радиусе действия химкомбината им. Вахитова, ПО Нерудматериалы, заводов ЖБИ-3 и Радиоприбор. При любом направлении ветра сюда происходит приток примесей от промышленных предприятий за счет разницы температур и формирующихся «островов тепла», в то время как на окраинах - только при ветре из города. В центральной части Казани отмечены 4 зоны локального загрязнения (5 ПДК) со смещением на северо-запад и юго-восток. Вторая зона загрязнения находится в Приволжском районе. Повышенный уровень загрязнения (5-6 ПДК) вероятностно обусловлен выбросами предприятий Точмаш, КПАТП-1 и сносом факела от ТЭЦ-1. Третий максимум концентраций находится в Кировском районе, в радиусе действия промышленно-строительного комбината, а также сформирован вероятностным перебросом факелов от КГНПП им. Ленина и АО Тасма. Локальное загрязнение усиливается за счет преобладающего направления ветра и формирующегося в этой зоне третьего «острова тепла». Можно было бы ожидать формирования зон повышенного загрязнения в радиусе действия городских котельных, ТЭЦ-2, ТЭЦ-3, но большие высоты труб и высокие температуры выбросов обеспечивают эффективный подъем факелов и рассеивание ТМ на территории города с формированием фонового загрязнения в 1-3 ПДК. Окраины города по результатам расчетов считаются условно чистыми.

Таким образом, формирование техногенных атмогеохимических полей загрязнения ТМ г.Казани является результирующим следствием локального (импактного) атмосферного переноса примесей. Общее поле загрязнения атмосферы ТМ и его отдельные, локальные очага имеют радиальную структуру, свидетельствующую об относительной равномерности характера рассеивания выбросов.

4. Анализ основных факторов, определяющих эволюцию геохимической структуры снежного покрова г.Казани

Устойчивый СП в г.Казани устанавливается обычно во второй декаде ноября. Средняя продолжительность его залегания 150 дней. Высота снега постепенно увеличивается до начала марта, составляя 32 см на открытых и около 60 см на защищенных участках ко времени достижения максимума. Большая изменчивость погодных условий от года к году отражается и на высоте СП.

■VГ.

З'Л./

'''г ^ .

..... «-/-О-Л

]. ОАО «Нэфис»

2. ОАО «Казанский завод СК»

3. ЗАО «Кварт» (Резннотехннка)

4. ЗАО завод «Искож»

5. ГУП «Тсллоконтроль»

6. ОАО «Оргсинтез»

7. Вертолетный завод

8. ОАО «КМПО»

9. ФГУП «КАПО им. Горбунова»

10. ОАО «Полимерфото»

11. ОАО «Тасма-Холдинг»

12. НШЪКОМЗ» 13- ОАО «Хитон»

14. ОАО «Казанькомпрессормаш»

15. ПО «Терминал»

16. АО «Завод газовой аппаратуры»

17. ОАО «Полимиэ»

18. АО завод «Вакууммаш» .

19. ОАО завод «Радиоприбор»

20. ГУП «Мединструмент»

21. ТЭЦ.З

22. ТЭЦ-2

23. ТЭЦ-1

24. ООО завод «Элекон»

25. ОАО завод «Сантехприбор»

26. Вертолетный завод (филиал)

27. КГНПП им. Ленина

28. ОАО «Льнокомбинат»

29. ОАО «Кожевенное объединение»

30. ОАО «Мехкомбинат»

31. Кирпичный завод

Л , х< _

'ЯГ-Я-^ I .«ЯН:

? Г-4

т /V* Р15

IV?

X Ч

—1

'»г1»

■к'"'

Рис. 1. Карта-схема расположения предприятий и промышленных зон г.Казани Промышленные зоны: I - Северо-западная, II - Центральная, III - Юго-западная, IV -Восточная, V - Северо-восточная, VI - Северная >

Запас загрязняющих веществ, накопленных за весь зимний период, детерминируется величиной снегозапаса. Поэтому при геохимических построениях, направленных на изучение характера фонового распределения ТМ и на оценку уровня загрязненности снега их соединениями, недостаточно использовать только величины их концентрации (мг/л, мг/кг). Для корректного анализа геохимических потоков веществ в геосистеме необходимо учитывать показатели поступления поллютантов на единицу площади за определенный промежуток времени (сутки, зимний период) (Василенко и др., 1985; Голенецкий, 1986; 2000; Кирюшин и др., 1998; Сает, Ревич, 1990 и др.)

Результаты 3-летних исследований запасов снега на территории г.Казани показывают, что пространственные и временные различия на момент максимальною его накопления (март) хорошо выражены и статистически достоверны (табл.1). Колебания в запасах связаны, в первую очередь, с неравномерностью выпадения снега на территории города, а также с ветровым снегопереносом. В условиях многоэтажной городской застройки запасы снега максимальны (более 300 кг/м2). В границах частной малоэтажной застройки высота СП и снегозапас существенно ниже (50-100 кг/м2).

В 1989 г. региональный фон химического состава СП был представлен следующим убывающим рядом ионов (Яруллин и др., 1991):

НСО*"2.25 > БО,2' 1.9 > С1" 1.3 > N034.15 > Са!* 0.7 > К* 0.2 > 0.15 > Ыа* 0.11

Результаты современного гидрогеохимического опробования не показали существенного изменения минерализации талых вод, которая колебалась в основном в пределах 20-25 мг/л. При этом концентрации и соотношение главных ионов претерпели некоторые изменения. Отмечено падение к 2001 г. в 2 раза концентраций в воде сульфатов и рост концентраций хлоридов, которые вышли на второе место после НСОз"-иоиа. За 15 лет сменился порядок убывания концентрации ионов в СП лесостепной и лесной зон Русской равнины (Василенко и др., 1985) НС03>8042>СГ, который для г.Казани выглядит теперь следующим образом: НСОэ> СГ > БОЛ Падение концентраций в снеге сульфатов связывается с общим уровнем снижения выбросов окислов серы (89.3 тыс.т в 1998 г. до 42.3 тыс.т. в 2001 г.) в атмосферу, а также переходом тепловых станций г.Казани с мазутного топлива на газ.

Пространственным анализом выявлено несколько очагов загрязнения снеговых вод сульфатами и хлоридами, приуроченных к промзонам. На подфакельных точках наибольшая разница наблюдается для сульфат-иона: его накапливается в 2-3 раза больше, чем на фоновых участках. Формирование небольших локальных очагов в селитебных зонах города обусловлено выбросами котельных и автотранспорта,

рН снеговых вод г.Казани в течение сезонов 1999-2000 и 2000-2001 гг. колебалась в кислом и нейтральном интервалах 5.0-6.9 (в среднем 5.9). По геохимической классификации (Перельман, 1989) их можно отнести к классу слабокислых вод (рН 3-6.5). Ореолы с рН 6.5-8.5 не превышают 10% территории города и захватывают в основном промышлешше зоны. Выпадение осадков с кислой реакцией потенциально способствует увеличению доли растворенных форм ТМ в СП и росту их геохимической подвижности. В процессе накопления СП происходит его подщелачивание. Явление имеет региональный характер и связано с антропогенными

источниками, поскольку при выходе за городскую территорию снеговые воды вновь становятся кислыми (рН снижается до 5-5.5), а минерализация существенно падает.

Более 80% обследованной территории характеризуются концентрацией органических веществ (по ХПК) в пределах 3 мгО/л (верхний предел фоновых колебаний). На 10 станциях отбора проб ХПК варьировало от 6 до 10 мгО/л, что характеризует их как загрязненные. Выделяются участки, расположенные в непосредственной близости от заводов органического синтеза, синтетического каучука и комбината по производству моющих средств.

В контексте настоящей работы СП рассматривается как промежуточное звено в атмогидросуспензионном круговороте вещества в системе атмосфера - поверхностные воды - почвы, депонирующая функция которого в ландшафте проявляется, в том числе, в аккумуляции твердофазных выпадений из атмосферы до начала активного снеготаяния. В этом смысле снег характеризует состояние окружающей среды урбанизированных территорий с двух позиций. По общей массе осажденной взвеси (г/л, г/м ) можно судить о запыленности атмосферы, а по ее химическому составу - о доли участия в загрязнении различных элементов, в том числе ТМ.

Среднесуточная пылевая нагрузка на территорию города подвержена относительно слабым временным колебаниям, разница в поступлении пыли в течение зимних сезонов 1999-2001 г. не превышала 20% (табл.2).

Таблица 2

Динамика пылевой нагрузки в г. Казани в зимний период 1999-2001 г.г.

Поступление пыли 1999 2000 2001

мг/мг*сут 49.3 54.2 40.3

кг/км":*5 мес. 7387.5 8130.0 6042.4

т/всю площадь города 2126.1 2339.8 1739.0

Примечание: время от начала снегостава до момента отбора проб - 5 месяцев

В отличие от временной динамики, статистическая обработка и картографическая проекция распределения пыли на городской территории указывают на высокую вариабельность и, соответственно, пространственную изменчивость интенсивности ее выпадения. В зимние периоды 1999-2000 г. более 60%, а в 2001 г. более 80% территории города, включающая в себя как селитебные, так и промышленные ландшафты, характеризовалась фоновой пылевой нагрузкой, не-превышающей 15 г/м2. При этом в городе ежегодно отмечается 5-6 контрастных аномалий, в пределах которых поступление твердых атмосферных выпадений оценивается как «умеренное» и «высокое». Стабильно выделяющийся очаг запыленности (15-60 г/м2) приурочен к Северо-Западной промзоне и формируется под влиянием выбросов ТЭЦ-3 и ОАО «Оргсинтез». Форма очагов приближается к эллипсовидной, а их направление совпадает с направлением господствующих в зимний период ветров. Модули среднесуточного выпадения пыли наиболее высоки в районах завода «Радиоприбор» (340 мг/м2), ТЭЦ-2 (235 мг/м2), химкомбината им.Вахитова (197 мг/м2), Советской площади (178 мг/м2) и проспекта Победы (114 мг/м2). Загрязнение пылью двух последних участков связано исключительно с влиянием автотранспорта.

В 1989-1990 гг. уровень пылевой нагрузки на территорию пКазани оценивался как «высокий» (600 мг/м2 сутки). За истекшие 15 лет произошло 10-кратное ее снижение благодаря введению более совершенных, систем очистки выбросов, переходу ТЭЦ на природный газ, а также вследствие снижения производственной активности предприятий. Снижение общего модуля пылевой нагрузки на атмосферу

г.Казани кардинальным образом изменяет аэральный геохимический поток вещества в его геосистему, в том числе интенсивность поступления и баланс ТМ.

5. Формирование и динамика геохимических полей ТМ в г.Казани >

5.1. Фазовые составляющие геохимического потока металлов в зимний период

При проведении эколого-геохимической съемки городов важно получение информации о миграционных формах нахождения элементов в среде. Изучение аэрального миграционного потока ТМ посредством анализа твердых (снег) и жидких (дождь) осадков обычно сопровождается сопряженным изучением двух основных фаз их существования: растворимых и нерастворимых (Аржанова, Василенко и др., 1985ы; Елпатьевский, 1993; Кораблев, 1994; Мельчаков, Малахов, 1990; Панин, 2002). Геохимическая подвижность растворимых форм ТМ обеспечивает потенциальную возможность их непосредственного включения во внутрисистемные миграционные потоки, для нерастворимых соединений естественно ожидать их депонирования в геосистеме (почвах). Соотношение форм поступления и нахождения ТМ в СП весьма динамично и зависит от геохимической природы элемента, источника его поступления, уровня техногенной нагрузки и т.д.

В качестве фоновых для растворенных форм ТМ были приняты значения, полученные по результатам геохимического опробования СП г.Казани в 1987-1989 гг. и на их основании рассчитаны средние коэффициенты превышения над фоном (Кс) для всего периода наблюдений. Наибольшими показателями накопления в жидкой фазе отличаются Си (Кс=31) и Cd (Кс=27). Эти два ТМ могут рассматриваться в качестве «трассеров» урботехногеиеза г.Казани. Умеренной cIeneiu>K> загрязнения характеризуются талые воды по содержанию Сг. Остальные ТМ вносят несущественный вклад в общую загрязненность снега водорастворимыми соединениями.

Наличие корреляции между содержанием металлов в составе жидкой и твердой фаз СП города указывает на генетическую связь с их техногенным поступлением в атмосферу из одного или нескольких источников, а состав геохимической ассоциации ТМ, накапливающихся в снеге, во многом определяет. набор и соотношение элементов в других компонентах геосистем. По сути, речь идет о формировании единых геохимических полей загрязнения металлами городской среды.

Максимальное число парагенетических связей между содержанием ТМ в составе твердой фазы снеговых вод было отмечено в 1999 г. Далее происходило постепенное снижение количества выявленных связей, и.к 2001 г. их осталось всего три. Интересно, что аналогичным образом изменялся и запас снега - максимум поступлений наблюдался в 1999, а минимум - в 2001 г. Вероятно, с уменьшением объемов и продолжительности снегопадов увеличиваются масштабы рассеивания твердых примесей, поступающих в атмосферу от стационарных источников, что в свою очередь приводит к снижению показателей концентрации ТМ в составе талых вод. Во время снегопадов происходит очистка атмосферы от накопившихся в ней аэрозольных частиц и сорбированных на них ТМ. Таким образом, сокращается «время жизни» того или иного металла в атмосфере, период его атмогеохимической миграции. На элиминирование парагенетических связей, определяемых генезисом пыли, определяющее влияние оказывает пространственная вариабельность количества самой пыли, содержащейся в литре снеговой воды.

На формирование ассоциаций ТМ в растворенной форме косвенно сказывается «разбавляющее» действие снеговых вод, неравномерность выпадения и

перераспределения снежных масс на территории, а также геохимическая активность металла, в частности способность его к растворению и осаждению в конкретных кислотно-щелочных условиях.

Концентрации ТМ в твердой фазе снега подвержены значительным ежегодным колебаниям (рис.2). В последние годы наблюдается тенденция к увеличению степени сосредоточенности ТМ в составе снеговой пыли. Стабильно высокими на этом фоне остаются концентрации Zn.

С<1 РЬ Си Сг № гп Мп

|п 1989 4999 П2000 И 2001 |

Рис. 2. Концентрация ТМ в твердом осадке снеговых вод в 1989-2001 гг., мг/кг

На реновации обобщения собственных и опубликованных материалов (Григорьян и др., 1994; Озол, 1998), в качестве местного геохимического фона ТМ в почвах г.Казани (общие формы, 5н ЮТОз) нами предлагаются следующие концентрации (мг/кг): Cd 0.41, Pb 13, Си 14, № 21, Zn 43, & 25, Mn 400 (Иванов, Фасхутдинов, Маланин, 2004). Ряд техногенности ТМ в составе атмосферной пыли в порядке: убывания численных значений коэффициентов накопления, рассчитанных путем деления их средних арифметических концентраций в пыли СП (съемка 2001 г.) на фоновые концентрации в почвах, выглядит таким образом:

Cd329>Cu52>Zn37>Pbl9>Crl4>Nill>Mnl.4.

Наиболее контрастно выглядит распределение в пылевых выпадениях Cd: на ряде участков опробования его превышения над фоновыми значениями в почвах достигали 900. В урбанизированных системах с преобладанием химической доминанты загрязнения поведение Cd регулируется трансформацией углеводородов (Волков, 2001). Углеводороды ежегодно занимают одно из лидирующих мест и по объему выбросов в атмосферу г.Казани (112-130 тыс.т/год), поэтому не исключено доминирование Cd-органических комплексов в составе снеговых вод.

На втором месте по уровню накопления в пыли СП стоит триада элементов - Си, Zn, РЬ (Кс 20-60). Первые четыре элемента в рассматриваемом ряду по геохимической классификации - типичные халькофилы и предпочтительно мигрируют в биосфере в составе серосодержащих соединений.

Аналогичные коэффициенты были рассчитаны для шести ТМ (кроме Cd, содержание которого в снеговой пыли не определялось) по материалам снего- и литогеохимических съемок 1989 г. Дополнительно для оценки контрастности механогенеза металлов в процессе атмосуспензиощюго круговорота проведено

сравнение их весовых концентраций ТМ в снеговой пыли и почвах соответствующего участка. Полученные ряды накопления (Кс) выглядят следующим образом:

• по отношению к фону в почвах

'2а4& > Си 26 ^ РЬ > 19 > № 15 > Сг 5 ;

• по отношению к содержанию в почвах конкретной станции опробования

7л 40 > Си 24> РЬ > 19 > № 14 > Сг 7 .

Анализ коэффициентов указывает на усиление контрастности геохимических аномалий ТМ в составе атмосферной пыли к началу XXI века по содержанию меди и хрома в среднем в 2 раза. Близость расчетных величин Кс, определяемых путем деления концентраций ТМ в пыли на их фоновые и фактические концентрации в почвах, подтверждает о правильность расчета среднестатистического геохимического фона ТМ в почвах. Кроме того, она говорит об однотипном характере распределения ТМ в составе атмосферных выпадений и почв в указанный период. Размах варьирования Кс в составе атмосферных аэрозолей достаточно высок и достигает трех порядков: Си 0.2-431,2л 0.2-478, № 0.05-211, Сг 0.05-115, >Ь 0.2-245.

Посредством корреляционного анализа установлены парагенетические ассоциации ТМ в составе твердой фазы снега. Все изученные ТМ в разной степени связаны между собой (табл.3). На наш взгляд, значительная доля пыли имеет техногенный генезис. Подтверждено предположение о единстве источников поступления и сходстве геохимических обстановок миграции элементов-халькофилов Показатели связи между ними ежегодно выражаются значениями 0.55-0.92. Как типоморфный элемент геохимических ландшафтов лесной и лесостепной зон, Fe определяет специфические условия миграции металлов, принадлежащих к его семейству: Со, Мп, N1, Сг. В твердой фазе СП г.Казани перечисленные .ТМ обнаруживают значимую корреляцию с содержанием

Таблица3

Коэффициенты корреляции Спирмана между содержанием ТМ *

в составе снеговой пыли (мг/кг) ( р=0.05)

Си № гп Сг Мп Ре

РЬ- 0.62* 0.53 0.59 0.60; 0.16 0.41

Си 0.55 0.46 0.68 0.33 0.59

N1 0.30 0.75 0.32 0.52

Ъп 0.39 0.21 0.41

Сг 0.38 0.59

Мп 0.65

* жирным шрифтом выделены связи >0.45

Между поступлением пыли и концентрацией в ней ТМ (мг/хг) за весь период исследований выявлена обратная зависимость разной силы (г варьирует от -0.15 до -0.89). В пределах обследованной территории пыль неоднородна, и содержит, как минимум, две основные фазы. Одна сильно загрязнена металлами, другая содержит весьма незначительное их количество. При увеличении общего поступления пыли, рост содержания сильно обогащенной ТМ пыли идет гораздо медленнее, чем незначительно обогащенной. Выделено два типа атмотехногенной нагрузки: 1) выпадение больших количеств пыли с относительно низкими концентрациями поллютантов, и 2) высокие нагрузки, образуемые выпадением меньшего количества пыли с повышенным содержанием ТМ. Это явление описано в литературе, как характерное для среды крупного города (Перельман, Касимов, 1999).

Содержание ТМ в пыли обнаруживает (р=0.05) слабую отрицательную корреляцию с содержанием в талых водах основных анионов - гидрокарбонатов, хлоридов и сульфатов (г=-О.З): с ростом концентрации кислотообразующих агентов усиливается переход подвижных форм металлов из твердой фазы в раствор.

5.2. Общая характеристика атмосферного поступления ТМ

Для характеристики атмохимических потоков в ландшафтах используют модули поступления из атмосферы химических элементов (Перельман, 1989). Для зимнего периода количественно они будут выражаться «запасом» того или иного металла в толще снега на определенной площади (г/и2 или кг/км2).

Априори предполагалось, что увеличение поступления снега должно приводить к соответствующему увеличению поступления ТМ вследствие влажного вымывания в период снегопадов. Реально указанная форма связи была выявлена для № и Сг (1999, 2000) и единично для однако и для этих ТМ показатели корреляции не

превысили 0.5. Выявленному факту существует следующее объяснение. То количество металла, которое обнаруживается в снеге на момент его максимального накопления, могло поступать на подстилающую поверхность равномерно в течение зимы, т.е. равными порциями при каждом снегопаде посредством «мокрого выпадения». В случае, если это поступление .неравномерно, теоретически вся накопленная за зиму в снеге масса металла могла поступить в течение одного снегопада. Последующее поступление новых порций условно «чистого» от ТМ снега оказывает разбавляющее действие и влияет на снижение их концентраций в снеговой воде. В этом случае корреляция между поступлением снега и концентрацией металла отрицательная, причем очень слабая. В случае преобладания так называемого «сухого» (гравитационного) поступления ТМ в составе осаждающейся атмосферной пыли связь между запасом снега и поступлением ТМ отсутствует.

Таким образом, общее количество снега, выпадающего на территорию г.Казани в течение зимнего периода, оказывает прямое модулирующее воздействие на суммарное накопление в нем ТМ. Для атмосферы снежная зима представляет собой фактор самоочищения,-а для снега и. других депонирующих сред - фактор, способствующий аккумуляции ТМ, вплоть до аномальных концентраций.

Если наличие положительной связи между поступлением ТМ с величиной снегозапаса говорит о выраженности субмикронной формы нахождения ТМ в СП и, соответственно, поступления ее из атмосферы, то полученная корреляционная связь поступления и поступления пыли указывает на

преобладании миграции ТМ в составе атмосферных аэрозолей микронного размера. Те из металлов, которые одновременно обнаруживают связь и со снегозапасом, и с поступлением пыли, вероятно мигрируют в атмосфере в обоих фазовых состояниях, причем характер и соотношение миграционных форм меняются год от года в силу климатических особенностей года, формирующих показатели рассеивания примесей в атмосфере, техногенных параметров выбросов и их химического состава и т.д.

Исходя из характера взаимосвязей поступления ТМ с поступлением пыли и снегозапасом, изученные ТМ можно разделить на три группы:

I. преимущественное поступление в составе пыли («пылевое»);

II. преимущественное поступление в составе снега («снежное);

III. равное поступление в составе снега и пыли, пе выявляется тенденция к «пылевому» или «снежному» поступлениям. .

Пять ТМ - Ре, Мп, Си, РЬ, Сг - поступают из атмосферы и депонируются в СП преимущественно в твердой фазе (I группа). В 1999 и 2001гг. в снеге доминировали растворенные формы Сё и № (И группа). Zn не обнаружил строгой приуроченности к определенному пути поступления в течение всего периода исследований (III группа).

Ретроспективная картина поступлений ТМ в зимний период за длительный промежуток времени (1988-2003 г.) прослежена да примере растворенных соединений ТМ (содержание взвесей определялось не ежегодно). Изменение величин нагрузки носит волнообразный характер, связанный с природными климатическими и техногенными факторами формирования геохимической ситуации конкретного года, устойчивые тренды отсутствуют (рис. 3).

Особый интерес представляет динамика поступления растворенных форм меди. Она имеет стабильный характер с колебаниями от 0.5 до 2.2 кг Си/км1. Подобная стабильность связана с устойчивым характером выбросов в атмосферу

предприятиями Казани.. Полученные данные конкретизируют индикационные функции меди как трассера урботехногенеза г.Казани, наряду с Сё .

Си

кг/кв.км

3,0 2,0 1.0 0,0

1988 1989 1991 1994 1995 1996 199? кг/кв.км ^^

1998 1999 2000 2001 2003

1.5 1,0

1988 1989 1991 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2003

Рис. 3. Динамика поступления растворенных форм Си и С<1 в снежный покров г.Казани в 1988-2003 гг.

гп Мп , Си № РЬ Сг С<1

01999 Ш 2000 П2001

Рис. 4. Суммарное поступление ТМ на подстилающую поверхность

Интегральные потоки металлов из атмосферы в снег во временной динамике носят стабильный характер (рис. 4). На 1 км2 территории г.Казани за 5 зимних месяцев ежегодно поступает от 80 до 95 кг металлов, отнесенных к 1-3 классам опасности. По абсолютным значениям атмосферных выпадений лидирует Хп: он вносит наибольший вклад в суммарное поступление ТМ.

Таблица 4

Модули юновых поступлений ТМ в снежный покров, кг/км2

ТМ Форма поступления 1999 2000 2001 Среднее

С<) РФ 0.04 0.07 1.12 0!41

ТФ 0.13 0.13 0.45 0.24

СП 0.24 0.19 1.34 0.59

: РЬ ■ РФ - 0.94 1.54 1.24

ТФ 0.48 1.60 0.79 0.96

СП - 2.53 1.70 2.12

Си РФ 2.46 1.65 1.10 1.74

ТФ 1.12 2.07 2.32 1.84

СП 3.58 3.92 3.32 3.61

N1 РФ 0.98 0.66 1.59 1.08

ТФ 0.90 2.53 0.70 1.38

СП 1.87 3.24 2.15 2.42

7л РФ 7.66 4.84 4.66 5.72

ТФ 3.81 3.55 5.00 4.12

СП 11.47 8.90 9.26 9.88

Сг РФ - 0.71 2.94 1.83

ТФ 1.02 1.02 1.09 1.04

СП - 1.48 3.04 2.26

* РФ - поступление в растворенной форме, ТФ -* поступления в твердой фазе, СП - суммарные поступления

С использованием данных о фактических выбросах (т/год), были получены расчетные (теоретические) значения поступлений ТМ от стационарных источников (кг/км2) и произведено их сравнение с модулем техногенной нагрузки по данным геохимического опробования снега. По пяти ТМ ^п, N1, Си, Сс1, Мп,) фактические поступления ниже теоретических в 2.5 (С<1) - 170 (Ха) раз. К объяснению дисбаланса расчетных и наблюдаемых модулей геохимического давления следует подходить с двух позиций. ' С одной стороны, задействованное в расчетах общее число стационарных источников не охватывает все предприятия города, осуществляющие выброс ТМ в атмосферу. Не учитывалась тонкодисперсная техногенная пыль, генетически связанная с загрязненными ТМ почвами, а также прочие антропогенные источники их вовлечения в природный цикл миграции. С другой стороны, неоспорим вклад природных факторов обогащения атмосферы и СП металлами: фоновые аэрозоли, частицы детрита, региональный атмосферный перенос и др. Сг и РЬ характеризовались отрицательным балансом поступлений (П): соответ-

ственно в 3 и 1.5 раза. Большая часть их выносится региональными атмогеохимичес-кими потоками за пределы урбоэкосистемы, другая (меньшая) аккумулируется в пределах локального ареала. Окончательное решение вопроса о соотношении природной и техногенной составляющих потока ТМ может решаться через призму фоновых нагрузок, а также расширения пространственного охвата территории.

Для устранения неопределенностей при выборе единого подхода к оценке геохимического фона и приведения всех данных к единому знаменателю в качестве

фоновых поступлений ТМ в СП из атмосферы рассматривались нижние границы 95%-го доверительного интервала средней арифметической величины (табл.4).

5.3. Геохимическое районирование и картографирование снежного покрова территории г.Казани

Методологическим принципом картографирования и районирования изменений геохимии природных систем в зоне техногенеза может служить принцип геохимической совместимости природных и техногенных потоков вещества, который позволяет определять направление изменений природных процессов в зоне техногенеза. Аномалии ТМ в депонирующих средах хорошо отражают общую структуру загрязнения территории. При изучении структуры полиэлементных аномалий основное внимание уделяется оконтуриванию аномальных, полей и выделение их центров, т.е. участков наиболее интенсивного загрязнения природной среды (Глазовская, 1988; Перельман, 1989; Сорокина, Сает, 1990).

Изучение геохимических полей ТМ в снежном покрове г.Казани проводилось путем геохимического картографирования промышленных и селитебных территорий и зон их влияния. На первом этапе с учетом фоновых значений и их фактических превышений была разработана градация модулей техногенной моноэлементной нагрузки по четырем ТМ, которые вносят наибольший вклад в суммарное загрязнение снега г.Казани - Cd, Pb, Оа, Zn. В связи с тем, что природное фоновое распределение ТМ в снежном покрове отличается динамичностью во времени, обусловленной мезоклиматическими особенностями года, при построении карт использован т.н. «.плавающий-» фон, соответствующий конкретному периоду исследований (табл.4).

Максимальные значения интенсивности накопления ТМ за 1999-2001 гг. составили; Cd 20, Zn 15, Pb 14, Си 14. Более 80% значений ранжированного ряда находились в пределах 5-кратного геохимического фона, в связи с чем градации моноэлементной нагрузки состоят из шести одинаковых интервалов в соответствии с кратностью превышения фоновых поступлений. При ранжировании использованы абсолютные значения модуля техногенной моноэлементной нагрузки (кг/км2).

Выявленные картографическими методами очаги загрязнения, как правило, приурочены к крупным промышленным предприятиям и их агломерациям (см. рис.1) и транспортным магистралям Форма поля концентрации для одиночного источника имеет обычно эллипсовидную форму. Для группы источников она существенно зависит от их расположения относительно друг друга и преимущественного направления ветров. Если несколько источников сгруппировано вдоль одной прямой (III зона) и в направлении розы ветров, то поля концентраций ТМ имеют вытянутую вдоль этой прямой форму. Иногда их форма может быть почти круглой.

Установлено, что чем меньше по площади ореол рассеивания металла, тем он более контрастен. Аэральные потоки выносят примеси за пределы зон их формирования в приземном слое атмосферы и распределяют относительно равномерно в ландшафтной сфере города. Этот важная закономерность имеет непосредственное отношение ко всем изученным металлам.

Взаимное наложение моноэлементных карт ТМ показало, что контуры выделенных аномалий в основных чертах совпадают. Это позволяет говорить о полиэлементном составе и генетической общности техногенных геохимических аномалий урбанизированных территорий г.Казани.

Интегральные геохимические поля металлов в снежном покрове г.Казани были формализованы в виде карт распределения суммарного показателя загрязнения

(рис.5). В расчетах СПЗ задействованы ТМ модуль техногенной нагрузки которых превышает фоновый (Кс>1): в 1999 году - 5,2000 - 8,2001 - 9 элементов.

В 1999 г. картина пространственного распределения СПЗ выглядит достаточно однообразной. Небольшого размера ореолы повышенных значений расположены в северной части города - это I, II и VI промышленные зоны. В 2000 г. имел место обширный, вытянутый вдоль берега р.Волги в пределах города, очаг высоких значений СПЗ. Меньшие по площади ореолы фиксируются на всей территории города, выделяются район расположения Северо-западной и Северо-восточной промзон. 2001 г. имеет характерную особенность - практически все значительные очаги загрязнения смещены на северо-восток города и приурочены, видимо, к Северозападной и Центральной промзонам. Суммарный модуль техногенного давления наиболее высок в районе завода Радиоприбор (СПЗ= 35). Очаги загрязнения имеют в основном вытянутую с юго-востока на северо-запад форму. Слабоконтрастные, но все же пространственно выраженные ореолы покрывают селитебные части города в наиболее густо населенных Ново-Савиновском, Московском и Приволжском административных районах города. В наиболее экологически благополучных селитебных районах относительная интенсивность выпадения ТМ не превышала 2.

Контрастность и размер отдельных ореолов и очагов загрязнения ландшафтной среды города ТМ в зимний период находятся в обратной зависимости друг от друга. Иными словами, время жизни того или иного металла, формирующего собственное геохимическое поле, с момента вовлечения в атмосферный цикл до его выпадения в виде сухих или мокрых осаждений (миграционное расстояние) существенно разнится.

Длины и направления векторов рассеивания примесей колеблются год от года, образуя векторизованное геохимическое поле. Если за начало вектора принять источник поступления металла в атмосферу, а за конец - конкретную станцию отбора пробы СП, то суммарное превышение запаса ТМ в снеге будет характеризовать степень рассеивания примесей. Увеличение длины одного вектора (величины СПЗ) в одном направлении ведет к сокращению длины аналогичного вектора в другом.

Ранжированный ряд величин СПЗ снега за 1999-2001 г. был представлен в виде гистограмм (рис. 6). Рисунок классовых частот распределения величины СПЗ выглядит полностью идентичным в широком интервале 1-12 и не зависит от объема выборки (количества станций опробования). Это означает, что независимо от ежегодного расположения очагов рассеивания ТМ, их количество (вектор геохимического поля) ежегодно остается на одном уровне. Этот вывод имеет практическую ценность: при осуществлении геохимического мониторинга снежного покрова и эколого-геохимического зонирования территории г.Казани достаточно применение разреженной сети опробования - не более 50-60 станций.

Встречаемость сильноконтрастных аномалий год от года несколько варьирует, однако общее число их невелико - не более 5 ежегодно. Средний вектор геохимического поля в г.Казани (СПЗ) составил: в 1999 г. - 3.5, в 2000 - 3.7, в 2001 - 3.0.

Наложение геохимических полей ТМ в приземном слое атмосферы и СП г.Казани указывает на техногенную природу 4-х аномалий, высокая контрастность которых подтверждена опробованием СП в течение 3-х лет - это зоны влияния I, II, III и VI промышленных зон. Очаги загрязнения в атмосфере от IV и V промзон не были выявлены расчетным путем, однако они идентифицируются по геохимическим полям ТМ в СП, т.е. натурные наблюдения .несут одновременно более конкретную и более корректную информацию о геохимических потоках рассеивания примесей в атмосфере при отсутствии реальных замеров концентраций поллютантов в воздухе.

124,0-

"/г3®

1". - -ту . „г,

1 А И«'

Л*

-т"

Хм |1.(" Г

V*» > *

1пШ

спз \

I 1 1-3

1, Ч <л

6-7 :

г^и 8-9

10-11

> 11

1 / / г /

щтт

оЬ <\

Г^Ч^-йгУ* '' •У'

*« .¿ак>-1 1»

' тт 1

' /.-•»* ™ ч и а '

■I /■".:

1 / -»А „ Ч и ¡7

Рис. 5. Суммарный показатель загрязнения снега в 2000 г.

5.4. Литогеохимические поля рассеяния ТМ в почвах г.Казани

Почвенный покров (ПП) урбанизированных ландшафтов г.Казани представлен в различной степени трансформированными зональными и полностью трансформированными техногенными почвами (урбаноземами), в которых генетические горизонты формируются под влиянием хозяйственной деятельности человека (Александрова, 2003), В гранулометрическом спектре преобладают легко- и среднесуглинистые разновидности.

Функции распределения ТМ в почвах отличны от нормальной и характеризуются высокими значениями асимметрии и эксцесса. Выявлен широкий разброс валовых концентраций ТМ в поверхностном слое городских почв, свидетельствующий о наличии участков с различной степенью загрязнения (табл.5). Наиболее вариабельно содержание в почвах Pb, Си, Zn (^=80-90%). Однако амплитуда колебаний ТМ в почвах значительно ниже, чем в снежном покрове. За 12-летний период не произошло достоверных изменений концентраций ТМ в почвах (критерий Манна-Уитни) и они остались на уровне значений, полученных по материалам первой геохимической съемки. Заниженное содержание № и Сг в 2001 г. не связано с природными или антропогенными факторами, а обусловливается аналитическими методами их экстракции, а соответственно и формами их нахождения в составе твердой фазы почв.

Парагенезис ТМ в почвах отличается высокой достоверностью: между большинством изученных элементов имеется тесная корреляционная связь 0.8). Аналогичные связи имели место в твердой фазе СП. Это подтверждает ведущую

роль атмогенного фактора поступления ТМ на подстилающую поверхность в сезонном и, по-видимому, в годовом цикле. Число и теснота связей ТМ в 2001 г., несколько ниже, что объясняется относительно малым объемом анализируемой выборки однако основные парагенетические связи ТМ в почвах сохраняются.

Таблица 5

Вариационно-статистические показатели валового содержания ТМ в _в поверхностном (0-10 см) слое почв г.Казани в 1989 и 2001 гг._

ТМ м* Мо Ме а Пределы колебаний

1989

са 0.62 0.20 0.41 0.46 76 0.2-2.8

РЬ 23.9 12.3 17.6 21.4 90 1.0-123.3

Со 10.0 5.1 9.4 5.1 51 1.0-34.4

Си 18.2 5.1 14.1 15.2 84 2.0-354.1

№ 26.4 31.0 20.9 17.5 72 3.1-524.1

гп 64.3 40.7 43.0 48.6 82 10.4-1133.7

Сг 47.3 52.7 46.2 39.4 47 6.4-546.1

2001

са 0.54 - 0.45 0.38 70 0.03-1.28

РЬ 27.4 18.1 20.6 17.5 64 7.1-106.3

Со 6.3 7.0 6.3 2.0 32 2.3-10.8

Си 15.7 12.4 12.8 14.4 92- 4 6-100.8

№ 15.0 - . 15.4 5.8 39 0.1-29.0

гп 69.3 - 54.1 48.0 70 9.7-228.0

Сг 9.1 - 8.9 5.3 58 0.1-22.8

* М - среднее арифметическое, Мо - мода, Ме - медиана, о - среднее квадратическое отклонение, V - коэффициент вариации

Корреляционный анализ, направленный на выяснение взаимосвязей поступления ТМ в составе пыли и их накоплением в почвах соответствующего участка в 2001 г. показал отсутствие подобной связи для шести элементов. Сделано предположение о наличии положительного тренда поступления в составе атмосферных выпадений Си (г=0.79) и Мп (г=0.33). При литогеохимическом обследовании 1939 г. значимые связи отсутствовали.

При разработке легенды карт геохимических полей металлов в ПП сделаны ориентиры на их фоновые значения, а сами градации выстроены по принципу . кратности превышения фона в 1-2-3 и более раз. с учетом общего размаха варьирования (табл. 5).

Распределение ТМ в поверхностных горизонтах почв города менее контрастно, чем в снеге. Преобладающая часть территории города характеризуется фоновыми концентрациями элементов. Cd присутствует в составе выбросов ОАО Оргсинтез, КМПО, КВПО, КГНПП им.Ленина, вследствие чего основные ореолы загрязнения почв этим элементом сосредоточены вокруг указанных предприятий. На карте выделено 7 ореолов рассеяния Си, сформированных под воздействием выбросов предприятий I, II, III, V и VI индустриальных зон. Ореолы сильного загрязнения почв Zn выделены в районе КГНПП имЛенина, завода Радиоприбор, вертолетного объединения, привокзальной площади. В центральной части города ввиду наибольшей интенсивности транспортных потоков и низкой пропускной способности старой городской застройки наблюдается концентрирование в почвах РЬ (3-4 фона). Абсолютное содержание РЬ в почвах достигает здесь 100 и более мг/кг. Форма ореола рассеяния повторяет расположение основных транспортных магистралей (Татарстан-

Толстого-Ершова-Сибирский тракт). Единственный крупный очаг загрязнения почв № расположен на северо-востоке города в промышленно-селитебной зоне. Он четко идентифицируется и привязан к выбросам авиационного и моторостроительного объединений. Шлейф очага простирается до западных границ Ново-Савиновского района, что свидетельствует о мощности источника и стабильном характере атмосферных эмиссий. Применение Сг в технологическом цикле обработки кожи обусловило его эмиссию в атмосферу и накопление в почвах в районах расположения Кожевенного объединения (II промышленная зона, правобережье р.Казанка) и завода искусственных кож (III промышленная зона).

Ряд металлов по степени вклада в показатель суммарной нагрузки (СПЗ) на почвы можно расположить следующим образом:

Сг 2 > РЫ.8 > са, гп 1.5 > Си, № 1.4.

Около 90% станций отбора проб характеризовалось «допустимой» степенью загрязнения (СПЗ менее 16), 10% почвенного покрова территории входило в группу с «умеренно опасной» и только 1% - с «опасной» степенью загрязнения. Общий уровень загрязнения городских почв можно оценить как «допустимый».

Геохимическое поле металлов в ПП г.Казани отличается размытой структурой. Фоновые ее элементы занимают доминирующее положение. Пространственно сближенные аномалии Cu-Ni-Cd-Zn образуют зону загрязнения в районе расположения КНПП им.Ленина (СПЗ 24-48). Другой обособленный ореол в южной части города отражает накопление ТМ в снежном покрове и почвах под воздействием выбросов 10-ти предприятий Ш-ей промышленной'зоны. Вытянутая в северозападном направлении аномалия образует самый крупный по площади эллипсовидный очаг загрязнения протяженностью до 20 км и значениями СПЗ от 12 до 24. Он захватывает пять административных районов Казани. Западные и, восточные районы города отнесены к относительно чистым.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Формирование техногенных атмогеохимических полей загрязнения ТМ г.Казани является результирующим следствием локального атмосферного переноса примесей от стационарных и передвижных источников. Общее поле загрязнения атмосферы ТМ и его отдельные, локальные очаги имеют радиальную структуру, свидетельствующую об относительной равномерности характера рассеивания выбросов. Существенную роль в формировании аэральных миграционных потоков ТМ в г.Казани играют процессы диффузионного переноса под влиянием нескольких «островов тепла».

Формирование и эволюция геохимической структуры урбанизированных ландшафтов г.Казани происходит под . влиянием аэрозольной составляющей атмохимического потока элементов в геосистему. При этом складывается устойчивая генетическая связь соединений ТМ с пылевой нагрузкой техногенной природы. Атмосуспензионный геохимический поток ТМ в ландшафтную сферу города напрямую модулируется и носит синхронный характер с уровнем пылевой назрузки Парагенезис металлов на этапах их атмо- и гидро- и биогеохимической миграции отличаются высокой устойчивостью во времени и пространстве. Установлены индикационные функции меди и кадмия как трассеров урботехногенеза г.Казани.

Основную геохимическую информацию о природно-техногенных составляющих миграционных потоков металлов несут весовые характеристики накопления ТМ в

составе твердых выпадений (мг/кг). Интенсивность накопления металлов в составе аэрозолей всецело зависит от их дисперсного состояния.

В пылевой составляющей атмосферных выпадений на подстилающую поверхность г.Казани в зимний период меняется порядок расположения Си, 2п, РЬ, Сг, № в соответствии с их кларками в литосфере и почвах, что указывает на существенный вклад техногенной составляющей перечисленных ТМ в химический состав твердых атмосферных выпадений. Наблюдается усиление контрастности геохимических аномалий Сг и Си в составе атмосферной пыли к началу XXI века.

Общее количество снега, выпадающего на территорию г.Казани в течение зимнего периода, оказывает прямое модулирующее воздействие на суммарное накопление в нем ТМ. Экспериментально подтверждено, что потоки металлов из атмосферы на подстилающую поверхность гКазани и формирование геохимических полей металлов в СП в равной мере связаны с процессами сухого и влажного их выпадения. ТМ, поступающие преимущественно в растворенной форме (Сё, №), гораздо более активно включаются в геохимические циклы миграции, в связи с чем следует ожидать эффекта их накопления в почвах и донных отложениях городских водоемов и водотоков.

В г.Казани установлено формирование единого геохимического поля загрязнения металлами сложного строения. Контрастность ореолов рассеивания примесей обратно пропорциональна их площади. Аэральные потоки выносят примеси за пределы зон их формирования в приземном слое атмосферы и распределяют относительно равномерно в ландшафтной сфере города.

Геохимические аномалии ТМ в снеге и почвах носят стационарный характер. Их контуры в основных чертах совпадают, что позволяет говорить о полиэлементном составе и генетической общности -техногенных геохимических аномалий урбанизированных территорий г.Казани. Кумулятивный эффект аэротехногенного поступления ТМ в почвах выражен пока не столь контрастно, как в снежном покрове города.

Независимо от ежегодного расположения очагов рассеивания ТМ, их количество (вектор геохимического поля) ежегодно остается на одном уровне. В этой связи при осуществлении геохимического мониторинга снежного покрова и эколого-геохимического зонирования территории г.Казани достаточно применение разреженной сети опробования.

Наложение геохимических полей ТМ в приземном слое атмосферного воздуха и снежном покрове г.Казани однозначно указывает на техногенную природу четырех аномалий, высокая контрастность которых подтверждена опробованием снежного покрова в течение 3-х лет. Очаги загрязнения ТМ приземного слоя атмосферы, не выявленные расчетным путем, абсолютно четко идентифицируются по геохимическим полям ТМ в СП; т.е. натурные наблюдения несут наиболее репрезентативную информацию о геохимических потоках рассеивания примесей в атмосфере при отсутствии реальных замеров концентраций поллютантов в воздухе.

С учетом контрастности выявленных атмо-, гидро- и литогеохимических полей рассеяния ТМ, можно сделать вывод, что окружающая среда г. Казани в настоящее время не испытывает критических атмотехногенных нагрузок.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Фасхутдинов М.Г., Валетдинов Р.К. Динамика степени загрязнения снежного покрова г. Казани тяжелыми металлами // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Материалы IV респ. научной конференции. - Казань: Новое знание, 2000. - С. 271-272.

2* Валетдинов Р.К., Фасхутдинов М.Г., Маланин В.В. Методические подходы к оценке степени загрязнения снежного покрова Республики Татарстан тяжелыми металлами // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Материалы IV респ. научной конференции. - Казань: Новое знание, 2000. - С. 248.

3. Тунакова Ю.А., Иванов Д.В., Фасхутдинов М.Г. Оценка вклада автотранспорта в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Казани // Композиционные материалы в авиастроении и народном хозяйстве / Материалы международной научно-технической конференции. - Казань, 2001. - С. 63-66.

4. Валетдинов Р.К., Вальникова Л.Н., Фасхутдинов М.Г. Геохимический мониторинг снежного покрова Республики Татарстан // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Материалы V респ. конференции. - Казань: Отечество, 2003.- С.95.

5. Тунакова Ю.А., Иванов Д.В., Файзуллина Р.А., Буданов А.Р., Фасхутдинов М.ЛОценка влияния загрязнения окружающей среды на состояние здоровья населения // Безопасность жизнедеятельности. - 2002. - № 4. - С. 8-12.

6. Тунакова Ю.А., Иванов Д.В., Фасхутдинов М.Г. Оценка вклада автотранспорта в общий уровень загрязнения. атмосферного воздуха г. Казани /Автомобиль и техносфера // Материалы международной научно-технической конференции. - Казань, 2002. - С. 308-318.

7. Faskhutdinov М, Ivanov D., Valetdinov R. The method to an estimation of a snow cover by heavy metals // The Second International Conference on Ecological Chemistry. -Chisinau, Republic ofMoldova, 2002. - P. 290-291.

8. Иванов Д.В., Фасхутдинов М.Г., Маланин В.В. Снежный покров как индикатор загрязнения атмосферы тяжелыми металлами (на примере г.Казани) // Сборник научных трудов ИнЭПС АН РТ.- Казань: Отечество, 2004,- Вып.1.- С. 175187.

подписано в печать 24.02.2004 г. Формат 60 х 84 1/16 Гарнитура Times New Roman, печ. л. 1,5

Заказ № 443 Тираж 100 экз. Отпечатано с готового оригинал-макета в типографии ООО НПО «Образовательные технологии». г. Казань, ул. Попова, д. 21/156 тел.: 94-73-68

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Фасхутдинов, Марат Гайсович

Введение.

ГЛАВА 1. Общие закономерности миграции тяжелых металлов в атмосфере

ГЛАВА 2. Материалы и методы исследований.

2.1. Физико-географическая характеристика территории

2.2. Методика исследования.

ГЛАВА 3. Формирование атмогеохимических полей загрязнения тяжелыми металлами приземного слоя воздуха.

3.1. Мезоклиматические и метеорологические особенности г. Казани.

3.2. Поля загрязнения приземного слоя атмосферы г. Казани тяжелыми металлами от стационарных источников.

ГЛАВА 4. Анализ основных факторов, определяющих эволюцию геохимической структуры снежного покрова г.Казани.

4.1. Образование снега и снежного покрова.

4.2. Распределение снежного покрова по территории г.Казани.

4.3. Гидрогеохимическая характеристика снеговых вод.

4.4. Пылевая нагрузка

ГЛАВА 5. Формирование гидрогеохимических и литогеохимических полей тяжелых металлов в г.Казани.

5.1. Фазовые составляющие геохимического потока металлов в зимний период.

5.2. Общая характеристика атмосферного поступления ТМ

5.3. Фоновая атмосферная нагрузка.

5.4. Геохимическое районирование и картографирование снежного покрова территории г.Казани.

5.5. Литогеохимические поля рассеяния ТМ в почвах.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра"

Среди множества волнующих современное общество проблем охрана окружающей среды занимает одно из первых мест. Это связано с тем, что антропогенные факторы в биогеохимическом круговороте многих токсичных для человека веществ стали сопоставимы с природными, а порой и превосходят их. При этом циркуляция чужеродных токсичных живым организмам соединений возросла до уровня, угрожающего здоровью настоящего и будущего поколений.

В современном мире более половины населения планеты проживает в городах, и доля городского населения неуклонно возрастает. Города стали центрами сосредоточения населения, промышленности и обусловленного этим интенсивного загрязнения окружающей среды, которое по площади аномалий токсикантов представляет собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. Сами города выступают в качестве мощных источников техногенных веществ, включающихся в региональные миграционные циклы (Латушкина, Станис, 2002).

Несмотря на усиление мер контроля за состоянием окружающей среды, в городах количество выбросов непрерывно увеличивается, что свидетельствует о необходимости и важности систематического изучения загрязнения атмосферы урбанизированных территорий. Достоверная оценка состояния воздушного бассейна может быть дана в результате достаточно длительных стационарных исследований на каждой точке наблюдения.

Особая роль в геохимическом мониторинге и оценке экологического состояния окружающей среды городов отводится изучению тяжелых металлов (ТМ), которые в списке приоритетности загрязняющих веществ занимают одно из ведущих положений (Израэль и др., 1980).

Критический анализ результатов экологической оценки городов показал, что особенно эффективна методология, базирующаяся на синтезе теоретических представлений геохимии ландшафтов или в более широком плане геохимии окружающей среды (Глазовская, 1988) с тремя основными концепциями экологического изучения городов, используемых в мировой практике. Первая — это анализ воздушной среды и выбросов в атмосферу как главного фактора создания экологической ситуации в городе, на котором основана работа служб наблюдения и контроля (Беккер, Резниченко, 1990). В ней большое значение придается изучению состава атмосферных выпадений (аэрозолей, жидких осадков, снега), статистическому моделированию возможных концентраций и полей загрязняющих веществ, их эмиссии в атмосферу от техногенных источников, в том числе с использованием отчетности предприятий, например формы «2ТП - воздух» и др. Вторая концепция водооборота города как фактора его функционирования и влияния на окружающую среду с оценкой ресурсов и качества питьевых и хозяйственных вод, полноты очистки и сброса сточных вод. Третья концепция - анализ депонирующих (аккумулирующих) сред, включающих снежный покров, почвы, растения, донные отложения водоемов, химический состав которых достаточно точно индицирует длительное загрязнение и происходящую под его влиянием трансформацию городской среды. Она в большей степени базируется на оценке реального распределения загрязняющих веществ в объектах городской среды. Как правило, оно не совпадает или сильно отличается по конфигурации от расчетных моделей, основанных только на оценке эмиссии выбросов. Такой подход позволяет детализировать сети опробования, дает четкую пространственную картину расположения зон загрязнения, но он более статичен и характеризует сезонные и годичные (снег) и многолетние (почвы) циклы техногенного воздействия и др.

Снег, обладая высокой сорбционной способностью, захватывает во время снегопада существенную часть продуктов техногенезиса из атмосферы и откладывает их на поверхности. В снежном покрове аккумулируется также пыль, оседающая в периоды между снегопадами.

Состав снега (концентратора атмосферных примесей) служит косвенным показателем загрязнения приземных слоев атмосферы, дает информацию о пространственном распределении химических элементов и интенсивности воздействия источников выбросов за определенный период: период одного снегопада или за весь период лежания снега. По геохимическому составу снега можно определить весь набор основных и сопутствующих техногенных элементов, поступающих в геосистемы. Показано (Василено, Назаров, Фридман, 1985; Елпатьевский, 1993; Сает, Ревич, Янин и др., 1990), что снег может служить эффективным индикатором атмосферного загрязнения сульфатами, нитратами, аммонием, тяжелыми металлами и рядом других веществ, включая газообразные.

Годовые динамические наблюдения за составом снега на одной и той же территории позволяют выявить тенденцию в изменении качества окружающей среды, обнаружить новые очаги загрязнения, в которых пока не произошло существенных нарушений химического состава таких компонентов как, например, почвы. В материалах служб, контролирующих выбросы, иногда отсутствуют сведения об основных загрязнителях, а сведений о сопутствующих элементах вообще нет.

Изучение химического состава снежного покрова позволяет выявить пространственные ареалы и количественно рассчитать реальную поставку загрязняющих веществ в ландшафты в течение периода с устойчивым снежным покровом (Перельман, Касимов, 2000).

Также анализ снега позволяет: 1) оценить участие снеговых вод в формировании химического состава поверхностных и грунтовых вод; 2) выявить масштабы и значение техногенного фактора в изменении химического состава атмосферных осадков; 3) охарактеризовать пылевую составляющую атмосферных выпадений; 4) рассчитать атмосферную составляющую вещественного баланса территорий за большой период времени (Хомич, Оношко, 1980). Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снежного покрова как естественного накопителя химических элементов за зимний период (Латушкина, Станис, 2002).

Проблема оценки пространственно-временного распределения содержания загрязнителей в снежном покрове как составной части эколого-геохимической оценки территории является сложной и многоплановой. Ее решение в значительной мере осложняется недостатком фактической информации (Раткин, 2002). Решение этой проблемы вероятно при наличии структурно и территориально организованной информации, позволяющей установить пространственную картину распределения вредных воздействий, достаточно подробно и точно дифференцирующую оцениваемую территорию по уровням опасности, а также интерпретировать полученные данные и в максимально точных пределах выявить изменения, выходящие за границы, обоснованные или принятые как допустимые (Сает, Ревич, 1988).

За истекшее десятилетие в экономике наблюдались периоды резкого спада и подъема промышленного производства, сопровождавшиеся, соответственно, изменениями объемов и масштабов выбросов загрязняющих веществ в атмосферу. В последнее время установлен жесткий государственный экологический контроль за источниками выбросов, разработаны нормативы ПДВ для всех предприятий РТ и г.Казани. Указанные меры оказали влияние на изменение уровня загрязненности атмосферы всеми поллютантами, в том числе и ТМ, что делает оценку современного состояния атмосферы с использованием в качестве индикатора снежного покрова весьма актуальной.

Почва, находясь на пересечении всех путей миграции химических элементов, отражает суммарный эффект многолетнего воздействия, является регулятором многих процессов миграции веществ в ландшафтах. На техногенное воздействие почва реагирует повышением содержания химических элементов лишь при определенных уровнях их поступления в течение необходимого времени. Поэтому геохимические аномалии элементов в почве и снеге могут не совпадать. Но вместе с тем повышенные концентрации химических элементов только в снеге свидетельствуют о потенциальной опасности загрязнения всей геосистемы, о возможном воздействии на живые организмы через дыхательные органы.

Посредством геохимического картографирования техногенных аномалий в снеге и почвах можно зафиксировать интегральный эффект загрязнения данной территории, определить границы зон влияния основных источников загрязнения. Важным звеном, направленным на регулирование качества природной среды, является определение полей загрязнения и зон повышенной опасности (Израэль, 1984). Важнейшее место отводится техногенным атмогеохимическим потокам и оценке состояния воздушной среды по химическому составу снежного покрова (Моисеенков, 1989; Цирд, 1989).

Проводимые более 10 лет геохимические исследования ландшафтной среды г.Казани, в целом находясь в русле существующих методических подходов, направлены на анализ и изучение пространственной дифференциации природных и антропогенных факторов формирования геохимических полей ТМ, выявления радиальной и латеральной структуры техногенных ландшафтов, процессов трансформации последних под влиянием техногенеза и устойчивости ландшафтов к загрязнению.

Цель исследования - изучение пространственно-временной динамики формирования геохимических полей ТМ (Cd, Pb, Со, Си, Ni, Zn, Cr, Mn, Fe) в урбанизированных ландшафтах крупного промышленного центра (на модели г.Казани). В соответствии с поставленной целью наше внимание было уделено решению следующих задач:

4. Определение местного геохимического фона ТМ в снежном покрове и почвах.

5. Интегральная оценка техногенной нагрузки, геохимическое картографирование и районирование территории.

Научная новизна. Впервые систематизированы сведения, характеризующие геохимическую неоднородность территории г.Казани по содержанию ТМ (Cd, Си, Pb, Ni, Zn, Cr, Mn) в основных депонирующих средах с использованием методов пространственного анализа и электронного картографирования. Показана ведущая роль аэрогенного загрязнения в формировании техногенных полей ТМ в г.Казани за период с 1988 по 2003 гг. Определены фоновые концентрации и показатели поступления ТМ в почвы и снежный покров. Выделены моно- и полиэлементные геохимические аномалии ТМ в снежном и почвенном покровах.

Защищаемые положения:

1. Формирование и развитие геохимической структуры урбанизированных ландшафтов г.Казани происходит под влиянием аэрозольной составляющей атмохимического потока элементов в геосистему

2. Парагеиетические элементные системы на этапах атмо-, гидро- и биогеохимической миграции отличаются высокой временной и пространственной устойчивостью.

4. Урбанизированные ландшафты г.Казани характеризуется доминированием фоновых структурных элементов и «умеренной» атмотехпогенной нагрузкой.

Практическая значимость. Сформирована электронная база данных по гидрохимическим показателям и содержанию ТМ в снежном и почвенном покровах г.Казаии за период 1988-2003 гг., которая может быть использована при проведении фонового и импактного мониторинга почв и сопредельных сред в г.Казани. Созданные геохимические карты вошли в экологический блок карт «Атласа Республики Татарстан». Материалы исследований вошли в Государственные доклады «О состоянии природных ресурсов и об охране окружающей природной среды Республики Татарстан» 2001 и 2002 гг.; используются в работе Министерства экологии и природных ресурсов РТ в части контроля за состоянием атмосферы и проведения геохимического мониторинга городской среды.

Результаты работы также могут быть использованы при разработке практических природоохранных мероприятий, градостроительном планировании и проведении различного рода оценок воздействия на окружающую среду.

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации были доложены на 4 и 5 Республиканских научных конференциях «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (2000, 2002), на международной научной конференции по экологической химии (Кишинев, 2002), научной конференции молодых сотрудников и аспирантов АН РТ (Казань, 2002).

Основное содержание работы изложено в 8 публикациях.

Фактическим материалом для настоящей работы послужили данные геохимических исследований по формированию геохимического фона и полей загрязнения ТМ основных компонентов природных и урбанизированных ландшафтов территории Республики Татарстан за период с 1993-2003 гг., проводимых в Институте экологии природных систем АН РТ. Автором выполнена геохимическая съемка снежного покрова и почв 2000, 2001 и 2003 гг., химический анализ проб и обобщение натурных и фондовых материалов с 1988 по 2003 гг. При обсуждении полученных результатов использованы материалы снеговых съемок, выполненных в 1988-91 гг. ЦНИИГеолнеруд (г. Казань). Гидрохимический анализ снеговых проб выполнен в лаборатории биогеохимии ИнЭПС АН РТ (аналитики М.В.Роднина, ЛЛ.Морозова). Для построения карт распределения ТМ и других показателей использовались программы Mapinfo 4.0, и Surfer (А.К. Шанталинский, Казанский госуниверситет).

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 180 страниц состоит из введения, 5 глав и заключения, иллюстрированных 41 таблицей и 46 рисунками. Список литературы включает 158 наименований, в т.ч. 17 па иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Физическая география и биогеография, география почв и геохимия ландшафтов", Фасхутдинов, Марат Гайсович

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Пространственная неоднородность распределения основных гидрохимических показателей снежного покрова обусловлена характером и интенсивностью загрязнения атмосферы г.Казани специфическими примесями. Под влиянием урбогенеза изменяется соотношение основных ионов в составе снеговых вод лесостепной зоны: НСОз> Cl"> SO42*.

Формирование и развитие геохимической структуры урбанизированных ландшафтов г.Казани происходит под влиянием аэрозольной составляющей атмохимического потока элементов в геосистему. При этом складывается устойчивая генетическая связь соединений ТМ с пылевой нагрузкой техногенной природы. Атмосуспензионный геохимический поток ТМ в ландшафтную сферу города напрямую модулируется и носит синхронный характер с уровнем пылевой назрузки Парагенетические элементные системы на этапах атмо-, гидро- и биогеохимической миграции отличаются высокой временной и пространственной устойчивостью. Установлены индикационные функции меди и кадмия как трассеров урботехногенеза г.Казани.

В г.Казани выделено два типа атмотехногенной нагрузки: 1) выпадение больших количеств пыли с относительно низкими концентрациями ТМ, и 2) высокие нагрузки, образуемые выпадением меньшего количества пыли с повышенным содержанием ТМ. Основную геохимическую информацию о природно-техногенных составляющих миграционных потоков металлов несут весовые характеристики накопления ТМ в составе твердых выпадений (мг/кг).

Интенсивность накопления металлов в составе аэрозолей всецело зависит от их дисперсного состояния. В пылевой составляющей атмосферных выпадений на подстилающую поверхность г.Казани в зимний период меняется порядок расположения Cu, Zn, Pb, Cr, Ni в соответствии с их кларками в литосфере и почвах, что указывает на существенный вклад техногенной составляющей перечисленных ТМ в химический состав твердых атмосферных выпадений. Наблюдается усиление контрастности геохимических аномалий ТМ в составе атмосферной пыли к началу XXI века по содержанию меди и хрома в среднем в 2 раза.

Общее количество снега, выпадающего на территорию г.Казани в течение зимнего периода, оказывает прямое модулирующее воздействие на суммарное накопление в нем ТМ. Экспериментально подтверждено, что потоки металлов из атмосферы на подстилающую поверхность г.Казани и формирование геохимических полей металлов в снежном покрове в равной мере связаны с процессами как сухого так и влажного их выпадения. Металлы, поступающие преимущественно в растворенной форме (Cd, Ni), гораздо более активно включаются в геохимические циклы миграции, в связи с чем следует ожидать эффекта их накопления в почвах и донных отложениях городских водоемов и водотоков.

Геохимические аномалии ТМ в снеге и почвах носят стационарный характер. Их контуры в основных чертах совпадают, что позволяет говорить о полиэлементном составе и генетической общности техногенных геохимических аномалий урбанизированных территорий г.Казани. Кумулятивный эффект аэротехногенного поступления ТМ в почвах выражен пока не столь контрастно, как в снежном покрове города.

Независимо от ежегодного расположения очагов рассеивания ТМ их количество (вектор геохимического поля) ежегодно остается на одном уровне. В этой связи при осуществлении геохимического мониторинга снежного покрова и эколого-геохимического зонирования территории г.Казани достаточно применение разреженной сети опробования.

Наложение геохимических полей ТМ в приземном слое атмосферного воздуха и снежном покрове г.Казани однозначно указывает на техногенную природу четырех аномалий, высокая контрастность которых подтверждена опробованием снежного покрова в течение 3-х лет. Очаги загрязнения ТМ приземного слоя атмосферы, не выявленные расчетным путем, они абсолютно четко идентифицируются по геохимическим полям ТМ в снежном покрове: натурные наблюдения несут наиболее репрезентативную фактическую информацию о геохимических потоках рассеивания примесей в атмосфере при отсутствии реальных замеров концентраций поллютантов в воздухе.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Фасхутдинов, Марат Гайсович, Казань

1. Адамян Ф.З., Григорян С.В., Морозов В.И. Природные геохимические аномалии свинца // Свинец в окружающей среде.- М.: Наука, 1987.-С. 116-130.

2. Александрова А.Б. К вопросу о деградации почвенного покрова г.Казани // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Матер. 5 научн. конф.- Казань: Отечество, 2003.- С.67-68.

3. Алексеев Ю.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях.- Л.: Агропромиздат, 1987.- 142 с.

4. Амиров Н.Х., Даутов Ф.Ф., Каратай Ш.С. Экология и здоровье населения.-Казань, 1997.- 288 с.

5. Балтакис В.И., Тарашкявичус P.M. Распределение никеля в почве и снежном покрове крупного города // Эколого-геохимичекий анализ техногенного загрязнения.- М.: ИМГРЭ, 1991.- С.95-104.

6. Безуглая Э.Ю. Метеорологический потенциал и климатические особенности загрязнения воздуха городов.- Л.: Гидрометеоиздат, 1980,- 184 с.

7. Безуглая Э.Ю. Мониторинг состояния загрязнения атмосферы городов: Результаты экспериментальных исследований,-Л.: Гидрометеоиздат, 1986.-200 с.

8. Беккер А.А., Резниченко Т.И. Изучение пространственной и временной структуры загрязнения атмосферного воздуха в городе // Урбоэкология.- М.: Наука, 1990.- С.207-217.

9. Беляев В. А. Техногенная трансформация ландшафтов крупного промышленного центра (на примере г. Ярославля) // Изв. РГО.- 1998.- Т.30, Вып.4.-С.64-72.

10. Белякова Т.М., Дианова Т.М., Орлова Н.Д. Эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения почв Астрахани // География и природные ресурсы, 1998.-№2.-С.37-41.

11. Берлянд М.Е. Современные проблемы атмосферной диффузии и загрязнения атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1975.-448 с.

12. Большаков В.А., Ладонина Н.Н., Фрид А.С. Картографическое отображение точечного и контурного загрязнения городских территорий // Почвоведение, 2002.-№5. С. 629-633.

13. Бояркина А.П., Байковский В.В., Васильев Н.В. и др. Аэрозоли в природных планшетах Сибири. Томск: Изд-во Томского гос. ун-та, 1993. - 157 с.

14. Бримблкумб П. Состав и химия атмосферы. М.: Мир, 1988. - 237с.

15. Бызова Н.Л. Рассеяние примеси в пограничном слое атмосферы. М.: Гидрометеоиздат, 1974.- 191 с.

16. Василенко В.Н., Назаров И.М., Фридман Ш.Д. Мониторинг загрязнения снежного покрова. Л: Гидрометеоиздат, 1985. - 76 с.

17. Васильев Н.В., Бояркина А.П. К оценке пространственно-временных закономерностей выпадений промышленной пыли в окрестностях больших городов // Экологические аспекты городских систем.- Минск: Наука и техника, 1984,- С.110-116.

18. Вашков В.И., Постников П.А., Симонова В.И. Определение загрязнения местности промышленными отходами по исследованию снежного покрова // Гигиена и санитария.- 1986.- №9. С. 18-23.

19. Влияние атмосферного загрязнения на свойства почв / Под ред. Л.А.Гришиной.- М.: Изд-во МГУ, 1990.- 205 с.

20. Воеводова З.И. Возможность определения влияния загрязнения атмосферы на водные ресурсы путем отбора проб снега // Влияние хозяйственной деятельности человека на водные ресурсы Коми АССР.- Сыктывкар, 1979.- С. 80-88.

21. Волков С.Н. Геохимия кадмия в урбанизированной среде и проблемы изменения состояния металлов при урбанизации: Автореф. дис . докт. геолого-минерал. наук.- М., 2001. 50 с.

22. Воробьева А.И., Медведев М.А., Воклотруб Л.П., Васильев Н.В. Атмосферные загрязнения Томска и их влияние на здоровье населения.- Томск: Изд-во Томского ун-та, 1992.- 192 с.

23. Воронков П.П. О гидрохимическом изучении атмосферных осадков // Сборник работ по гидрологии. М., 1967.- №8. - С. 65-69.

24. Гармаш Г.А. Распределение тяжелых металлов в зоне воздействия металлургических предприятий // Почвоведение.- 1985.- №2.- С.27-32.

25. Гимадеев М.М., Щеповских А.И. Современные проблемы охраны атмосферного воздуха.- Казань, 1997.- 268 с.

26. Глазовская М.А. Геохимия природных и техногенных ландшафтов СССР.-М.: Высшая школа,1988.- 328 с.

27. Глазовский Н.Ф., Злобина А.И., Учватов В.П. Химический состав снежного покрова некоторых районов Верхнеокского бассейна // Региональный экологический мониторинг.- М.: Наука, 1983.- С.67-86.

28. Глобальный биогеохимический цикл серы и влияние на него деятельности человека / Под ред. Г.К.Скрябина. М.: Наука, 1983. - 421 с.

29. Голенецкий С.П., Жигаловская Т.Н., Голенецкая С.И. Роль атмосферных выпадений в формировании микроэлементного состава почв и растений // Почвоведение.- 1981.- №2.-С.41-48.

30. Голенецкий С.П., Малахов С.Г., Степанок В.П. К вопросу о природе глобальных атмоферных аэрозолей //Астрон. вестн.- 1980.- Т. 14, №3. С.37-41.

31. Голенецкий С.П., Степанок В.П., Колесников Е.М., Мурашов Д.А. К вопросу о химическом составе и природе Тунгусского космического тела // Астрон. вестн.-1977.- Т.11, №3. -С.126-136.

32. Голенецкий С.П., Степанок В.П., Мурашов Д.А. К оценке докатострофического состава Тунгусского космического тела // Астрон. вестн.- 1980.- Т. 14, №2. С.18-29.

33. Горшкова А.Т., Зуйкова И.В., Литовинская М.Л. Распределение ТМ в снежном покрове РТ // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан / Матер. IV респ. научн. конф. Казань: Новое знание, 2000. - С.106.

34. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан в 1999 году.- Казань: Изд-во Казанского ун-та, 2000.- 301 с.

35. Государственный доклад о состоянии окружающей природной среды Республики Татарстан в 2000 году.- Казань, 2001.- 296 с.

36. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2001 году.- Казань, 2002.- 289 с.

37. Государственный доклад о состоянии природных ресурсов и об охране окружающей среды Республики Татарстан в 2002 году.- Казань, 2003.- 355 с.

38. Григорьян Б.Р., Калимуллина С.Н., Хакимова A.M. Региональные аспекты загрязнения среды тяжелыми металлами и здоровье населения // Казанский мед.ж.-1994.-№1.- С.38-44.

39. Груздев М.В. Городские почвы, их особенности и опыт картографирования (на примере г. Ярославля) // Изв. АН СССР.- Сер. геогр.- 1991.-№3.-С.103-111 .

40. Добровольский В.В. География микроэлементов. Глобальное рассеяние.- М.: Мысль, 1983.- 272 с.

41. Дончева А.В., Казаков Л.К., Калуцков В.Н. Ландшафтная индикация загрязнения природной среды. М.: Экология, 1992. - 256 с.

42. Дьяков А.Б., Игнатьев Ю.А., Копшин Е.П. и др. Экологическая безопасность транспортных потоков. -М.: Транспорт, 1989. 178 с.

43. Дюнин А.К. Механика метелей.- Новосибирск: Изд-во СО АН СССР, 1963.

44. Елпатьевский П.В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах.- М., 1993.- 253 с.

45. Жаворонкова Т.К. Содержание хлоридов и сульфатов в атмосферных осадках по 33 меридиану // Тр. Моск. гидрофиз. ин-та АН СССР.- 1955.- Т. 5. С. 99-103.

46. Заварина М.В., Гауль М.Л. Некоторые характеристики слоистообразных облаков в зоне недостаточного увлажнения Европейской территории СССР // Труды1. ГТО.- 1966, вып. 200.

47. Иванов Д.В., Фасхутдинов М.Г., Маланин В.В. Снежный покров как индикатор загрязнения атмосферы тяжелыми металлами (на примере г.Казани) // Сборник научных трудов ИнЭПС АН РТ.- Казань: Отечество, 2004.- Вып.1.- С.175-187.

48. Ивлев JI.C. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей.- Л.: Изд-во ЛГУ, 1982.-366 с.

49. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

50. Исаев А.А., Парамонов С.Г. Климатические особенности и загрязнение атмосферы в бассейне Волги // Вестник Моск. ун-та. Сер. География.-1997.- №1. -С.62-66.

51. Калюжный И.Л., Шутов В.А. Современное состояние и проблемы натурных исследований снежного покрова// Водные ресурсы.- 1998.- Т. 25.- №1.- С.34-42.

52. Касимов Н.С., Батоян В.В., Белякова Т.М., Моисеенков О.В., Пиковский Ю.И., Проскуряков Ю.В. Эколого-геохимические оценки городов // Вестник МГУ, сер. география.- 1990.- №3.- С.3-12.

53. Кислотные дожди.- Л.: Гидрометеоиздат, 1983.- 206 с.

54. Климат г.Казани / Под ред. Н.В.Колобова, Ц.А.Швер, Э.П.Наумова Л.: Гидрометеоиздат, 1990.

55. Колобов Н.В. Климат Среднего Поволжья.- Казань: Изд-во Казанского университета, 1968.-252 с.

56. Комплексная эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной среды.- М.: Прима-пресс, 1997,- 87 с.

57. Копанев И.Д. Снежный покров на территории СССР. JI.: Гидрометеоиздат, 1978.- 180 с.

58. Копанев И.Д. Методы изучения снежного покрова. JL: Гидрометеоиздат, 1982.-293 с.

59. Кораблев Г.Г. Геохимическая оценка экологического состояния территории города Миасса и его окрестностей // Экологические исследования в Ильменском государственном заповеднике.- Миасс, 1994.- С.148-177.

60. Кулматов Р.А., Абдуллаев Б., Кист А.А. и др. Содержания и формы нахождения тяжелых металлов в атмосферном воздухе и осадках // Геохимия. 1993, №10.-С. 1147-1152.

61. Латушкина Е.Н., Станис Е.В. Состояние снежного покрова по результатам экогеохимических исследований // Геохимия.- 2002,- №1. С.109-113.

62. Лебедев В.И. Ионно-атомные радиусы и их значение для геохимии и химии.-Л., 1969

63. Лепнева О.М. Влияние антропогенных факторов на химическое состояние почв города (на примере Москвы): Автореф. дис. канд. биол.наук.- М., 1987.

64. Линевич Н.Л., Томилина О.В., Яхнин ЭЛ. Мезоклиматическая индикация зон аэротехногенного загрязнения // Известия РГО.- 2000.- Т. 132., вып. 2.- С.25-40.

65. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Шапарь В.Н. Геохимические особенности эсгаляций Большого трещинного Толбачинского извержения. М.: Наука, 1980. -236 с.

66. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Шапарь В.Н. и др. Химический состав и содержание металлов газовых выделений из кратера вулкана Алаид при извержении1981 г.//Вулканология и сейсмология.- 1986.-№1.-С. 26-31.

67. Меняйлов И.А., Никитина Л.П., Шапарь В.Н. и др. Химический состав, металлоносность и изотопия фумарольных газов вулкана Момотобо (Никарагуа) в1982 г. // Вулканология и сейсмология.- 1986,- №2 С. 60-70.

68. Методика выполнения измерений массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, свинца, цинка, никеля, кадмия) в пробах почвы атомно-абсорбционным анализом. РД 52.18.191-89.- М., 1990. 32 с.

69. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами.- М.: ИМГРЭ, 1982,- 112 с.

70. Миклишанский А.З., Меняйлов И.А., Никитина Л.П. и др. Активный вулканизм как источник обогащения атмосферы халькофильпыми элементами // Вулканология и сейсмология.- 1979.- № 3. С. 9-17.

71. Миклишанский А.З., Павлоцкая Ф.И., Савельев Б.В. и др. Содержание и формы нахождения элементов в приземном слое воздуха и атмосферных осадках // Геохимия.- 1977.-№11.- С.1673-1682.

72. Миклишанский А.З., Яковлев Ю.В., Савельев Б.В. и др. Содержание и химический состав минеральной фазы в кернах ледникового покрова центральных районов Антарктиды // Геохимия.- 1980.- №2. С. 286-293.

73. Миклишанский А.З., Яковлев Ю.В., Савельев Б.В. О формах нахождения химических элементов в атмосфере: распределение микроэлиментов между парами атмосферной влаги и аэрозолем в приземных слоях воздуха // Геохимия.- 1978.- №1. -С. 3-9.

74. Моисеенков О.В. Эколого-геохимический анализ промышленного города. М., 1989.

75. Мырлян Н.Ф., Настас Г.И., Милкова Л.Н. Геохимическая трансформация распределения и форм нахождения тяжелых металлов в городских почвах // Вестник МГУ. Сер. География.- 1992.- №6.- С.84-91.

76. Мэннинг У.Дж., Федер У.А. Биомониторинг загрязнения атмосферы с помощью растений.-М., 1985.

77. Назаров И.М. О наблюдении за загрязняющими веществами в системе глобального мониторинга // Мониторинг состояния окружающей природной среды. -Л.: Гидрометеоиздат, 1977.- С.81-95.

78. Назаров И.М., Николаев А.Н., Фридман Ш.Д. Дистанционные и экспрессные методы определения загрязнения окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат, 1977.- 194 с.

79. Назаров И.М., Ранне О.С., Фридман Ш.Д. и др. Содержание примесей в атмосферных осадках, атмосферные аэрозоли // Защита атмосферы от загрязнений / Тр. Ин-та физики и математики.- Вильнюс, 1976.- Вып. 3.- С. 7-11.

80. Нежданова И.К., Суетин Ю.П., Свешников Г.Б. Об изучении загрязненности городских почв в связи с охраной окружающей среды // Вестн. ЛГУ.- 1984.- №18.-С.87-91.

81. Обухов А.И., Лепнева О.М. Биогеохимия тяжелых металлов в городской среде //Почвоведение.- 1989.- №5.- С.65-73.

82. Обухов А.И., Плеханова И.О., Кутукова Ю.Д., Афонина Е.В. Тяжелые металлы в почвах и растениях Москвы // Экологические исследования в Москве и Московской области.- М.,1990.- С. 148-162.

83. Окружающая природная среда Кировской области.- Киров, 1996.-478 с.

84. Осокин И.М. Химический состав снежного покрова на территории СССР.-Изв.АН СССР. Сер.геогр.- 1963.- №3.- С.25-41.

85. Отчет по теме: Обобщить материалы и разработать рекомендации по охране окружающей геологической среды Приказанского района ТАССР. ВНИИГеолнеруд Гос. регистрационный № 32-86-56/2.- Казань, 1988.

86. Отчет по теме: Провести геоэкологические исследования урбанизированных территорий Волго-Уральского региона и дать рекомендации по защите природной среды. ВНИИГеолнеруд.- Казань, 1993.

87. Отчет по договору №Б. 1-6.1/01 «Проведение геоэкологических исследований в масштабе 1:50000 и наблюдение за динамикой загрязнения пресных подземных вод"» ТРГУГП «Татарстангеология».- Казань, 2001.

88. Озол А.А. Геохимические исследования почв Татарстана // Проблемы экологической химии Республики Татарстан.- Казань, 1998.- Вып.1.- С.5-27.

89. Переведенцев Ю.П., Шлычков А.П., Хабутдинов Ю.Г. Метеорологические условия и загрязнение воздушного бассейна Республики Татарстан // Климат, мониторинг, окружающая среда.- Казань, 2000. С. 142-144.

90. Перельман А.И. Геохимия,- М.: Высшая школа, 1989.- 528 с.

91. Перельман А.И., Касимов Н.С. Геохимия ландшафта.- М.: Астерия 2000, 1999.-768 с.

92. Поляков А.А., Шипунов Б.П. Изучение процесса удаления примесей из атмосферы в различных районах города Барнаула // Сибирский экологический журнал.- 2002.- №1.- С. 101-103.

93. Принципы и методы геосистемного мониторинга / Грин A.M., Клюев Н.Н., Утехин В.Д.- М.: Наука, 1989.- 168 с.

94. Раткин Н.Е. Закономерности аэротехногенного загрязнения снежного покрова (на примере Печенгского района): Дисс. канд. геогр. наук.- Апатиты, 1996.- 135 с.

95. Раткин Н.Е. О возможностях применения метода расчета содержания сульфатов, никеля и меди в снежном покрове в геоэкологических исследованиях // Геохимия.- 2002.- №2.- С.208-219.

96. Рычков A.M., Махонько Э.П., Вертинская Г.К. К методике обследования загрязнения атмосферы городов тяжелыми металлами // Тр. ИЭМ.- 1988.- Вып. 16 (133).- СЛ 29-135.

97. Сает Ю.А., Ревич Б.А. Эколого-геохимические подходы к разработке критериев нормативной оценки состояния городской среды // Серия географическая.- 1988.- №4. С. 37-46.

98. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Смирнова Р.С., Сорокина Е.П., Саркисян С.Ш. Город как техногенный регион биосферы // Биогеохимическое районирование и геохимическая экология. М.,- 1985.

99. Сает Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. Геохимия окружающей среды. -М.:Недра, 1990.-335 с.

100. Сает Ю.Е., Сорокина Е.П. Основы геохимических методов контроля загрязнения урбанизированных территорий по техногенным аномалиям в почвах // Тр. Ин-та экспериментальной метеорологии.- 1984.- Вып.13(118).- С.42-50.

101. Сатаева JI.B., Мельчаков Ю.Л., Малахов С.Г. Анализ пространственного загрязнения снежного покрова металлами вблизи промышленных источников // Загрязнение почв и сопредельных сред / Тр. ин-та эксп. метеорологии,- 1990.-Вып. 17(145).- С.1-150.

102. Синицина З.Л., Буянова Л.И., Черханов Ю.П. Атмосферные осадки как источник загрязнения бассейна р. Москвы.- Труды ИПГ.- 1979.- Вып 31.- С. 43-49.

103. Скрипалыцикова Л.Н., Харук В.И., Яхимович А.П. и др. Зонирование техногенных воздействий по ореолам загрязнения снегового покрова // Сибирский экологический журнал.- 2002.- №1.- С.95-100.

104. Снег. Справочник.- Л., 1986.- 752 с.

105. Соколов И.А., Таргульян В.О. О взаимодействии почвы и среды: почва-момент, почва-память. Изучение и освоение природной среды.- М.: Наука, 1976.

106. Соловов А.П. Геохимические методы поисков месторождений полезных ископаемых.- М., 1985.

107. Сорокина Е.П., Пронин А.П., Сакова М.А. Опыт регионального геохимического картографирования техногенных аномалий в ландшафтах Центрального Нечерноземья // Тяжелые металлы в окружающей среде / Матер. 2-ой Всесоюзной конф.- М., 1988.- Ч.1.- C.I76-I79.

108. Станкевич Е.Ф., Дедков А.П. Район города Казани // Средняя Волга-Геоморфологический путеводитель.- Казань: Изд-во Казанск. ун-та, 1991.

109. Супаташвили Г.Д. Эффект деминерализации и фракционирования веществ при таянии снега // Геохимия.- 1998.- №11.

110. Таусон Л.В. Современные проблемы геохимии техногенеза // Геохимия техногенных процессов. М.: Наука, 1990.

111. Тунакова Ю.А. Репрезентативность сети мониторинга атмосферного воздуха в Республике Татарстан: приоритетные перечни ингредиентов и рациональное размещение пунктов систематических наблюдений: Автореф. дисс. . канд. хим. наук.- Казань, 1998.- 20 с.

112. Тунакова Ю.А., Иванов Д.В., Файзуллина Р.А., Буданов А.Р., Фасхутдинов М.Г. Оценка влияния загрязнения окружающей среды на состояние здоровья населения // Безопасность жизнедеятельности. 2002. - № 4. - С. 8-12.

113. Тунакова Ю.А., Иванов Д.В., Фасхутдинов М.Г. Оценка вклада автотранспорта в общий уровень загрязнения атмосферного воздуха г. Казани / Автомобиль и техносфера // Материалы международной научно-технической конференции. -Казань, 2002.-С. 308-318.

114. Тютюнник Ю.Г. Зависимость содержания тяжелых металлов в урбаноземах от уровня загрязнения атмосферного воздуха // География и природные ресурсы.-1997.-№2.- С.63-67.

115. Учватов В.П. Трансформация состава природных вод в ландшафте и почвообразование.- Пущино, 1979. 28 с.

116. Федосеева В.И., Макаров В.Н., Федосеев В.Н. О минерализации снежного покрова // Метеорология и гидрология.- 1986.- №4. С.75-79.

117. Харман Г. Современный факторный анализ-М.: Статистика, 1972.-486 с.

118. Химия нижней атмосферы / Под ред. С. Расула.- М.:Мир, 1976.- 408 с.

119. Хомич B.C., Оношко М.П. Химический состав снеговых вод некоторых локальных природно-техногенных комплексов Белоруссии // Геохимические методы мониторинга.- Минск: Наука и техника, 1980. С.71-76.

120. Цевелев М.А., Чалов П.И., Махонько К.П. Изучение закономерностей вымывания радиоактивных продуктов в горах и предгорьях // Радиоактивность атмосферы, почвы и природных вод / Труды Ин-та экспериментальной метеорологии,- 1970,- Вып. 5,- С. 102-114.

121. Цирд М. Исследование состояния воздушного бассейна городов с помощью природных индикаторов. М., 1989.

122. Шатилов А.Ю. Вещественный состав и геохимическая характеристика пылевых атмосферных выпадений на территории обского бассейна: Автореф. дисс. канд.геол.-мин. Наук,- Томск, 2001.- 23 с.

123. Шишкин Н.С. Исследования облачности, дающей осадки в виде снега. Труды ГГО, 1956, вып. 57.

124. Шутов В.А. Приложение результатов исследований снежного покрова // Известия АН. Серия Географическая.- 2003.- №5.- С. 34-42.

125. Экогеохимия городских ландшафтов / Под ред. Н.С.Касимова. М.: Изд-во МГУ, 1995.- 336 с.

126. Экогеохимия Западной Сибири. Тяжелые металлы и радионуклиды.-Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1996. 248 с.

127. Яруллин И.А., Ведерников Н.Н., Хисматуллина P.M., Конюхова Т.П. Эколого-геохимическая оценка г.Казани // Эколого-геохимическая оценка городов.-М.: ИМГРЭ, 1991.- С.62-66.

128. Яруллин И.А., Егоров T.JI., Хисматуллина И.А. Выявление экологической ситуации г.Казани по результатам геохимической оценки снежного покрова // Экотоксикологическая оценка урбанизированных и сопредельных территорий.-Казань: Изд-во КГУ, 1990.-С.121-125.

129. Яценко-Хмелевская М.А., Цибульский В.В., Миляеч В.Б. Миграция тяжелых металлов в атмосфере // Экологическая химия.- 1994.- Т.З, №1.- С.33-45.

130. Adams F., Van Espen P., Maenhaut W. Aerosol compositon at determined by sizefractionated sampling // Atomospheric Environ. 1983. Vol. 17. P. 1521-1536. (Adams, Van Espen, Maenhaut, 1983).

131. Bernstein D.M., Rahn K.A. New York summer aerosol study: trace element concentration as a function of particle size // Annals New-York Acad. Of Sci. 1979. Vol. 322.-P. 87-97.

132. Bishop C.M. Neural networks and pattern recognition.- Oxford Press, 1995.

133. Bridges E.M. Soils in the urban jungle // Geografical magaz. 1989.- №61. -P. 1-4.

134. Chester R., Stoner J.H. Average trance element composition of low lewel marine atmospheric particulates // Nature. 1973.- Vol. 246. P.138-139.

135. Duce R.A., Arimoto R., Ray B.J. et al. Atmospheric trace elements at Enewetak atoll: 1 .Concentration, sources and temporal variability //J.Geophys. Res. 1983. Vol. 88. №9 C.P.5321-5342. (Duce, Arimoto, Ray et al, 1983).

136. Duce R.A., Ray B.J., Hoffman G.L. Trase metall concentration as function of particle size in marine aerosols from Bermuda // Geophys. Res. Letters. 1976. Vol. 3.P.339-342. (Duce, Ray, Hoffman, 1976).

137. Faskhutdinov M., Ivanov D., Valetdinov R. The methods to an estimation of a snow cover by heavy metals // The Second Int. Conf. on Ecological Chemistry. Chisinau, 2002.-P. 290-291.

138. Gradel Т.Е., Franey J. P. Fieldmeasurements of submicron aerosol washout by snow // Geophys. Res. Lett. 1975. Vol.2, N8. P.325-328.

139. Johasson I.R. Trace metals in snow strata as indicators of silver-arsenide vein mineralization//Paper Geol. Survey Canada. 1976.-№l.-P.71-75. (Johasson, 1976).

140. Kumai M. Electron microscope analisis of aerosols in snow and deep ice cores from Greenland.-In: Isotopes and Impurities in Snow and Ice/ IAHS Publ. N 118,1977, P. 341345.

141. Pacyna J.M., Vitils V., Hanssen J.E. Size-differentiated composition of the Arctic aerosol, at Ny-Alesund, Spitsbergen //Atmosph. Environ., 1984. Vol. 18. P-2447-2459. (Pacyna, Vitils, Hanssen, 1984)

142. Smith D.B., Zialinski R.A., Rose W.J., Hubert B.J. Water-soluble material on aerosols collected within volcanic eruption clouds // J. Geophys. Res.- 1982.-V.87.- №7.-P.4963-4972.

143. Veysseyre A.M., Bollhofer A.F., Rosman K.J., Ferrari C.P., Boutron C.F. Tracing the origin of pollution in French Alpine snow and aerosols using lead isotopic ratios // Environ. Monit.- 2001.

144. Zhang D., Qin D., Ren J., Kang S., Wang X., Huang C. Chemical characteristics of fresh snow in Mount Everest Region // Environ. Sci. Technol.- 2001.

Информация о работе

Фасхутдинов, Марат Гайсович
кандидата географических наук
Казань, 2004
ВАК 25.00.23

Диссертация

Формирование и динамика геохимических полей тяжелых металлов в условиях крупного промышленного центра - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы