Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Оценка экологического состояния г. Павлодара по данным геохимического изучения жидких и пылевых атмосферных выпадений

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Оценка экологического состояния г. Павлодара по данным геохимического изучения жидких и пылевых атмосферных выпадений"

На правах рукописи

Г к.

АЖАЕВ ГАЛЫМБЕК СОВЕТОВИЧ 003056986

ОЦЕНКА ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Г. ПАВЛОДАРА ПО ДАННЫМ ГЕОХИМИЧЕСКОГО ИЗУЧЕНИЯ ЖИДКИХ И ПЫЛЕВЫХ АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ

25 00 36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Томск-2007

003056986

Работа выполнена на кафедре ботаники, экологии и географии Павлодарского государственного педагогического института

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Панин Михаил Семенович

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор

Мананков Анатолий Васильевич

доктор геолого-минералогических наук, профессор

Алексеенко Владимир Алексеевич

Ведущая организация Институт геологии и минералогии

Сибирского отделения Российской Академии наук

Защита диссертации состоится «/5» апреля 2007 г в 16 30 часов на заседании диссертационного совета Д 212 265 02 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу 634003, г Томск, пл Соляная, 2,2-ой корпус ТГАСУ

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ТГАСУ

Автореферат разослан « ! 3 » марта 2007 г

Ученый секретарь ^ /Л /

диссертационного совета fj Недавний О И

Введение

Актуальность работы. 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 аномалии токсикантов представляет собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции Сами города выступают в качестве мощных источников техногенных веществ, включающихся в региональные миграционные циклы

В этом плане особое место среди экологически неблагополучных регионов Казахстана занимает г Павлодар — индустриально развитый, многопрофильный промышленный центр

Поступление в атмосферу в результате производственной деятельности больших количеств различных элементов, в том числе металлов различных классов опасности, вызывает в последнее время все большую тревогу, поскольку, осаждаясь на подстилающую поверхность, они загрязняют почву, растительность, водоемы, проникают в организм человека и животных, Наиболее опасными в этом смысле являются тяжелые металлы 1 и 2 классов токсичности (свинец, кадмий, ртуть, никель, кобальт, хром, ванадий, медь и цинк, а также мышьяк, селен и сурьма)

Степень экологического воздействия тяжелых металлов на окружающую среду определяется многими факторами и, в частности, их поведением в атмосфере Химические превращения в атмосфере могут приводить к образованию более или менее токсичных форм элементов, чем первоначально выбрасываемые, а также влиять на механизм и скорость их стока из атмосферы. Химический состав и размеры аэрозольных частиц определяют время жизни тяжелых металлов в атмосфере и, соответственно, расстояния, на которые они могут переноситься от источника выброса

Как известно, снежный покров, обладающий высокой сорбционной способностью, представляется наиболее информативным объектом при выявлении техногенного загрязнения атмосферы Снежный покров, если он не подвергался интенсивному таянию, фактически аккумулирует и сохраняет в себе все загрязняющие атмосферу компоненты в отличие от дождей, которые частично инфильтруют в почву и грунты, частично поступают в водоемы с поверхностным стоком, частично очищаются растительностью (в период ее активной жизни) Химический состав фильтрата талого снега формируется в результате поступления с осадками различных химических элементов, поглощения снеговым покровом газов, водорастворимых аэрозолей и взаимодействия со снеговым покровом твердых частиц, оседающих из атмосферы При этом, если количество выпадающего со снегом твердого осадка характеризует запыленность территории, то фильтрат талого снега отражает степень загрязнения воздушного бассейна наиболее растворимыми формами элементов Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снежного покрова как естественного накопителя химических элементов за зимний период

Цель данной работы - на основании результатов исследования снегового покрова дать экогеохимическую характеристику загрязнения окружающей природной среды тяжелыми металлами и микроэлементами Задачи исследования:

1 Установить основные загрязняющие компоненты снегового покрова г Павлодара

2 Установить структуры полей распределения притока химических элементов из атмосферы и степень их накопления в жидкой и твердой фазе снегового покрова

3 Выявить типоморфные ассоциации химических элементов в зоне влияния выбросов предприятий различных отраслей промышленности

4 Составить карты распределения уровня накопления химических элементов в снеговом покрове и уровня их притока с атмосферной пылью по данным снегового геохимического апробирования

Научная новизна работы

Впервые оценен уровень накопления химических элементов в пылевых и жидких выпадениях на территории г. Павлодара, а также выявлена возможность получения приближенной оценки техногенной нагрузки на основе изучения микроэлементного состава твердого осадка и воды снегового покрова. Теоретическая и практическая значимость

Изучен геохимический состав пылевых и жидких атмосферных выпадений в различных районах г. Павлодара Откартированы ареалы загрязнения снегового покрова на территории города, пригородных зон, а также промышленных предприятий

Карты-схемы содержания химических элементов в снеговом покрове найдут применение при эколого-биогеохимической оценке исследуемого региона

Результаты работы использованы в учебном процессе при проведении занятий для студентов специальностей «Экология», «Биология», «Химия и биология» по дисциплинам «Химическая экология», «Геохимия окружающей среды», «Охрана окружающей среды» Павлодарского государственного педагогического института и Семипалатинского государственного педагогического института.

Апробации работы. Основные положения и отдельные результаты исследований докладывались и обсуждались на I Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2000 г), на Международной научно-практической конференции «Химия наука, образование, промышленность Возможности и перспективы развития» (Павлодар, 2001 г), на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «1-е Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2001 г), на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «П-е Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2002 г), Международной научно-практической конференции «Экология и здоровье человека» (Павлодар, 2002 г.), II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2002 г.),

Республиканской научно-практической конференции «Торайгыровские чтения» (Павлодар, 2003), III Международной научной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии» (Алматы, 2003 г), III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004 г.), на V Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Семипалатинск, 2005 г.), IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития» (Астана, 2006 г)

Публикации результатов исследования. Материалы диссертации изложены в 13 публикациях в сборниках материалов конференций, симпозиумов и совещаний, в 2 статьях в журналах «Вестник ПГУ Серия Биологическая», «Биологические науки Казахстана» ив 2 статьях в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, «Вестник Томского государственного университета» и «Ползуновский вестник» (Алтайский государственный технический университет, г Барнаул)

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения, изложенных на 115 страницах машинописного текста, иллюстрированных 23 рисунками и 38 таблицами Список литературы содержит 88 наименований.

Основные положения, выносимые на защиту

1 Загрязнение снегового покрова г Павлодара носит полиметальный и мозаичный характер и определяется содержанием тяжелых металлов в выбросах промышленных предприятий, объектов теплоснабжения и автомобильного транспорта

2 Пространственная распространенность микроэлементов в атмосфере города зависит от мощности источников выброса, специфики производств и направления господствующего переноса пылеаэрозолей в южном и юго-западном направлениях

3 Районирование территории г Павлодара по уровню загрязнения снегового покрова позволяет выделить 4 зоны с различной степенью экологической напряженности

Реализация результатов исследования. Полученные в результате исследования данные переданы для использования в городскую санэпидемстанцию г. Павлодара и областное территориальное управление охраны окружающей среды

Благодарности

Автор выражает искреннюю признательность профессору, доктору биологических наук М.С Панину за научное руководство данной работой на разных этапах ее подготовки Автор приносит благодарность профессору, доктору биологических наук Ж К Шаймарданову за ценные советы и помощь при оформлении работы

1. Краткая физико-географическая и эколого-геохимическая характеристика г. Павлодара Павлодарской области Приведена краткая характеристика региона проведения настоящих исследований и освещены эколого-геохимические проблемы В связи со спецификой работы основное внимание при обзоре эколого-геохимических проблем уделено состоянию атмосферного воздуха Глава написана с использованием материалов ежегодных отчетов Павлодарского территориального управления охраны окружающей среды, данных Государственного учреждения управления статистики Павлодарской области Приведены данные исследований загрязнения почвенного покрова города, выполненных М С Паниным и Э А Гельдымамедовой (2001-2002 гг) и других исследователей.

Дана схема размещения предприятий на территории г. Павлодара

2. Объекты и методы исследования Отборы проб снегового покрова проводились в 2000-2001 годах в различных районах города и его промышленных зонах (северной и восточной) согласно стандартным методическим рекомендациям (Методические рекомендации , 1990) Для удобства анализа полученных результатов и, учитывая опыт предыдущих исследователей, территория города условно разделена нами на три зоны северная (промышленная), восточная (промышленная) и центральная (селитебная)

В пределах города пробы снегового покрова отбирали с частотой 1 проба на 1 кв. км Такая сеть обеспечивает выявление очагов загрязнения, связанных с промышленными зонами или крупными отдельностоящими предприятиями Пробы отбирались в период начала весеннего таяния в городской черте и в ближайшем пригороде методом «конверта» со стороной 10 м Из углов и центра «конверта» отбиралось 5 равных по объему проб, которые смешивались на месте

Фоновые пробы были взяты в 80 км от города в противоположную сторону от розы ветров.

Отбор проб проводился в местах, удаленных от автомагистрали, в глубине дворов, на приусадебных участках, детских площадках - там, где снеговой покров имел равномерную мощность и не был нарушен

Все пробы отбирали в полиэтиленовые мешки с замером площади и глубины пробоотбора Пробы снежного покрова отбирались на всю мощность из шурфов Размеры шурфа замерялись по длине и ширине для расчета площади, на которую проектируются выпадения из атмосферы Масса проб снега составляла 10-15 кг Доставленные в лабораторию пробы до их обработки хранили при температуре -5 -15°С

Для таяния снега пробу на ночь помещали в предварительно оттарированные полиэтиленовые сосуды Отстоявшуюся пробу фильтровали через бумажный фильтр с белой лентой, разливали в полиэтиленовые бутылки и консервировали Консервацию проводили концентрированной азотной кислотой из расчета 5 мл кислоты на 1 л пробы

Отфильтрованные твердые частицы с фильтром высушивали на воздухе и взвешивали Вес осадка определял общее количество пыли, выпадающей на

Ро

единицу площади в единицу времени Расчет велся по формуле и " уу, где Ра - вес пыли, осажденной снегом, S - проективная площадь осаждения, Т -временной интервал в сутках между моментом опробования и территорией и датой установления устойчивого снежного покрова Отобрано и проанализировано 456 проб снега

Содержание химических элементов в жидкой и твердой фракциях определяли методом атомной абсорбции на спектрофотометре фирмы Perkm Elmer, модель 403 с электротермическим анализатором HGA-74 и дейтериевым корректором фона

По данным снегового опробования рассчитывалась нагрузка загрязнения элементарна окружающую среду - масса загрязнителя выпадающей на единицу площади за единицу времени Для этого учитывалась общая масса потока загрязнителей - пылевая нагрузка Р„ и концентрация элемента в снеге С. На этом основании рассчитывались

1) общая нагрузка, создаваемая поступлением химического элемента в окружающую среду

Робщ

2) коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента

Кр=Роби/Рпри Рф~Сф Р„ф, где Сф - фоновое содержание исследуемого элемента, РПф — фоновая пылевая нагрузка, Рф - фоновая нагрузка исследуемого элемента

Поскольку техногенные аномалии чаще всего имеют полиэлементный состав, для них рассчитывались суммарные показатели загрязнения (Zc) и нагрузки (Zp), характеризующие эффект воздействия группы элементов. Показатели рассчитывались по следующим формулам

Z" Ke-{n- 1) Z.- " 1),

/■1 (.1

где п - число учитываемых элемнтов

Для каждого элемента подсчитывались основные параметры распределения химических элементов средние значения (*) и стандартные отклонения (а), а также коэффициент вариации (Cv), который отражает меру неоднородности выборки

Статистическая обработка полученных в ходе исследования данных проводилась по методике H А Плохинского и Б А Доспехова с использованием программы Microsoft® Excel Карты-схемы были составлены с использованием программы Maplnfo Professional Version 5.0

3. Геохимическая характеристика жидких атмосферных выпадений по данным изучения загрязнения снегового покрова Среднее содержание и пределы колебаний химических элементов в водной фазе снегового покрова на территории г Павлодара представлены в таблице 1.

По результатам анализа снегового покрова установлено, что средняя концентрация исследуемых химических элементов в водной фазе превышает фон в 3,7-60,1 раза

По величине среднего содержания исследуемые химические элементы располагаются в следующем убывающем порядке

2п94,8>8г62 з>Мп50 0>СиИ 7>РЬ3 8>Сс1з 2>Ы12 8^2,8>СГ! 4>СОо,6>МОо 5>Ве0,з

Таблица 1 Вариационно-статистические показатели содержания химических элементов в снеговой воде г. Павлодара (п=456), мкг/дм3_

Элемент Um x±Sx а Cv,% Фон Кс

I класс токсичности

Zn 18,9-270 94,8±8,8 60,1 63,4 25,5 3,7

Cd 0,12-45,0 3,2±1,18 8,1 249 0,14 23,1

Pb 0,09-16,2 3,8±0,7 4,8 129 0,11 34,1

Ве 0,04-2,0 0,3±0,07 0,46 172 0,04 6,6

Hg 0,02-15,2 1,8±0,54 3,7 204 0,03 60,9

II класс токсичности

Си 0,4-79,9 14,7±2,9 19,6 133 0,3 48,9

Cr 0,16-5,0 1,4±0,2 1Д 81,6 0,22 6,3

Со 0,12-1,95 0,6±0,07 0,46 76,0 0,16 3,8

Mo 0,05-1,84 0,5±0,07 0,48 88,1 0,08 6,8

Ni 0,3-11,5 2,8±0,33 2,24 80,2 0,25 11,2

III класс токсичности

Мп 9,6-170 50,0±5,4 36,9 73,7 8,7 5,8

Sr 10,9-196 62,3±6,08 41,7 67,0 9,8 6,4

V 0,3-7,4 2,1±0,28 1,9 89,6 0,3 7,0

Примечание В данной таблице и таблице №6 Ьт - предел колебания, х ± 5х - среднее арифметическое и его ошибка а - среднее квадратичное отклонение, Су - коэффициент вариаций, Кс - коэффициент концентрации

Среднее содержание элементов по классам токсичности в жидкой фракции снега образует следующие убывающие ряды:

особо токсичные (I класс) Zn94 8>Pb3 8>Cd3 2>Hgi 8>Beo.3, токсичные (II класс). Cui4,7>Ni2 8>Сг14>Соо,б>Моо05, слаботоксичные (III класс) Sr62 3>Mn50,0>V2ii

В снеговой воде города максимальное варьирование (С„) характерно для кадмия (249,4%), ртути (204,0%), бериллия (172,0%), минимальное - цинка (63,4%), стронция (67,0%), марганца (73,7%) По величине среднего коэффициента вариации исследуемые элементы располагаются в следующем убывающем порядке Cd249>Hg204>Be172>Cum>Pb,29>V896>Mo8g i>Cr8]i6> Nigo 2>Co76 0>Mn73 7>Sr67 0>Zn63 4

Cv по классам токсичности образует следующие ряды особо токсичные (I класс) Cd249>Hg2<M>Bei72>Pbi29> Zn63 4, токсичные (II класс) Cui33>Mo88,i>Cr8i,6>Nigo,2>Co76o, слаботоксичные (III класс) V89 6>Mn73 7>Sr67 0

Для рассматриваемой территории характерна мозаичность содержания химических элементов в снеговой воде вокруг стационарных техногенных

источников и вдоль автотранспортных магистралей В водной фазе снегового покрова города максимальное количество цинка превышало минимальное в 14 раз, кадмия - в 375 раз, свинца - в 180 раз, бериллия - в 49 раз, ртути - в 760 раз, меди в 200 раз, хрома - в 31 раз, кобальта - в 16 раз, молибдена - в 37 раз, никеля - в 38 раз, марганца - в 18 раз, стронция - в 18 раз, ванадия - в 25 раз.

В числе химических элементов, интенсивно загрязняющих город Павлодар и его окрестности (оцениваются сравнением с ПДК в воде, используемой для питьевых целей (СаНПиН 2.1 4 559-96)), хром, кадмий, бериллий, ртуть, марганец (табл 2)

Таблица 2 Сравнительная оценка содержания химических элементов в снеговой воде г. Павлодара, мкг/дм3___

Элемент Среднее содержание Фон ПДК в питьевой воде Максимально достигнутый уровень загрязнения, м кг/дм* Процент случаев превышения ПДК

I класс токсичности

Хп 94,8 25,5 1000 270,6 Нп

са 3,2 0,14 1 45 42,6

РЬ 3,8 о,и 30 16,2 Нп

Ве 0,3 0,4 0,2 2,0 13,3

т 1,8 0,03 5 15,2 12,8

11 класс токсичности

Си 14,7 0,3 100 79,9 Нп

Сг 1,4 0,22 1 5,0 53,3

Со 0,6 0,16 10 1,95 Нп

Мо 0,5 0,08 250 1,8 Нп

N1 2,8 0,25 100 11,5 Нп

III класс токсичности

Мп 50,0 8,7 100 170,7 10,6

Эг 62,3 9,8 7000 196,7 Нп

V 2,1 0,3 100 7,4 Нп

Примечание Н п - не превышало ПДК

Наиболее опасными для состояния окружающей среды считаются кадмий, ртуть, свинец, цинк, кобальт, хром, медь, никель, относящиеся к I и II классам опасности. Они характеризуются высокой токсичностью, мутагенным и канцерогенным эффектами, способны к биоаккумуляции и биомагнификации. При высоких концентрациях в окружающей среде они вредно воздействуют на экосистемы, при низких некоторые из них играют важную роль в обменных процессах и жизненно необходимы для организмов в качестве микроэлементов

Уровень концентрации химических элементов в водной фазе снегового покрова различных зон г Павлодара неодинаков (табл 3), что отражает специфику разнопрофильных производств, их неодинаковую техногенную нагрузку, степень очистки выбросов и т д

Самые высокие концентрации химических элементов в компонентах снегового покрова характерны для восточной и северной зон города, где сосредоточены крупные промышленные предприятия и ТЭЦ

Наибольшие концентрации Хп, С<1, РЬ, Си, Сг, Мп, Со, Мо в водной фазе снега характерны для восточной промзоны В данной зоне расположены алюминиевый завод и ТЭЦ, которыми выбрасывается до 90% от общего количества загрязняющих веществ в год

Таблица 3 Содержание химических элементов в жидкой фракции

снега различных зон г. Павлодара, мкг/дм3

Элемент Северная Восточная Центральная (селитебная)

промзона (п=261) промзопа(п=125) зона(п=70)

I класс токсичности

гп 90.7±12.4 111±18.7 79.1±8.5

18,9-270,6 28,6-230,6 48,4-120,7

са 1.6±0.30 7.8±3.7 0.5±0.07

0,12-5,5 0,16-45,0 0,25-0,8

РЬ 3.5±0.82 5.8±1.7 1.1±0.17

0,15-16,2 0,09-15,8 0,48-1,8

Ве 0.4±0.12 0.1 ±0.02 0.1±0.01

0,04-2,0 0,04-0 0,04-0,1

не 3.3±0.92 0.1±0.03 0.1 ±0.02

0,02-15,2 0,03-0,41 0,04-0,2

II класс токсичности

Си 12.7±3.0 0,4-66,3 24.4±7.4 0,4-79,9 3.8±0.53 1,9-6,4

Сг 1.4±0.22 1.5±0.4 1.2±0.24

0,16-3,8 0,18-5,0 0,54-2,7

Со 0.6±0.09 0.7±0.15 0.4±0.07

0,12-1,9 0,12-2,0 0,15-0,7

Мо 0.5±0.07 0.7±0.19 0.3±0.04

0,08-1,4 0,05-1,8 0,13-0,4

N1 3.2±0.55 2.5±0.4 2.0±0.36

0,40-11,5 0,30-125,5 0,7-4,0

III класс токсичности

Мп 40.7±5.05 69.2±14.3 45.8±7.03

10,3-121,7 9,6-170,7 21,5-79,6

Бг 81.4±8.62 47.9±8.5 27.8±3.6

24,5-196,7 10,90-693,6 16,3-46,7

3.0±0.44 1.0±0.18 1.4±0.22

0,30-7,4 0,03-189,7 0,06-2,3

Примечание в данной таблице и таблице №7 в числителе - среднее арифметическое и его ошибка, в знаменателе - предел колебаний

Содержание Ве, N1, Бг, V в водной фракции снега максимально в северной промзоне На данной территории функционирует нефтеперерабатывающий, химический, тракторный заводы и две ТЭЦ Средняя концентрация ртути в жидкой фазе снегового покрова северной промзоны составляет 3,3 мкг/дм3, тогда как в селитебной зоне 0,1 мкг/дм3, т е в 39,8 раза больше Средняя концентрация ванадия в снеговой воде северной промзоны в 2,1 раза выше средней концентрации в центральной зоне; бериллия - в 6,1 раза, никеля - 1,7, стронция - в 2,9 раза

Указанные зоны характеризуются высоким уровнем запыленности и естественным притоком химических элементов с атмосферной пылью Так, только алюминиевым и нефтеперерабатывающим заводами и тремя ТЭЦ города в атмосферу в 2001 году (год исследования) было выброшено 96428,768 тыс т загрязняющих веществ (из 109,788 тыс т в целом по городу от стационарных источников)

Наименьшие концентрации характерны для центральной зоны, что объясняется отдаленностью промышленных предприятий Как показали исследования, средняя концентрация химических элементов в снеговой воде восточной промзоны в 0,7-15,6 раза выше концентрации этих элементов в центральной зоне Так, содержание кадмия в снеговой воде восточной промзоны превышает таковое в центральной зоне в 15,6 раза, меди - в 6,4 раза, свинца - в 5,5 раза и т д

Эколого-геохимическое состояние жидкой фазы снегового покрова может быть охарактеризовано коэффициентом концентрации (Кс). Данный коэффициент отражает увеличение содержания химических элементов в исследуемой среде в сравнении с фоном (табл 1)

Среднее значение коэффициента концентрации колеблется от 3,7 (цинк) до 60,9 (ртуть)

По среднему коэффициенту концентрации элементы выстраиваются в убывающем порядке Hg60 9>Cu48 9>Pb34i>Cd23 i>Nini2>V7io>Mo6,8>Be6,6>Sr6,4> Cr6 3>Mn5 в>Соз 8>Zn3|7 (табл 4)

Коэффициенты концентрации элементов по классам токсичности располагаются следующим образом

особо токсичные (I класс) Hg60,9>Pb34ii>Cd23,i>Be6 6>Zn37, токсичные (II класс) Cu^g ^Ni П 2>Мо6 8>Cr63>Co3g; слаботоксичные (III класс) V7 0>Sr6i4>Mn5ig.

Таблица 4. Сравнительная характеристика отдельных ареалов загрязнения водной фракции снега г. Павлодара_

Ареал загрязнения Формула геохимической специализации

Северная промзона Hgio9Cu42.4Pb31.5Nll3,oCdu lBeio 5V9,9Sr8 зМ0б,8 СГб,4МП4 7C03.9Zn3,6

Восточная промзона Cu8i,3Cd55 7Pb52.8Ni9.9M08 sMn8 oCr6,7Sr4,9Hg4,7 Zn=C04.3V3.3Be2.6

Центральная (селитебная) зона Cui2 8PÖ9 6Nl7 9СГ5 6Mn5JV4 7Cd3 бМоз 4Zn3,l Sr=Hg2 8C02,5Bei,7

Общее по городу Hg6o,lCU48.9Pb34.iCd23,lNll|.2V7,oM06.8Be6.6Sr6.4Cr6,3Mn5.jC03sZn3,7

Наиболее выраженные концентрации химических элементов в снеговом покрове располагаются по направлениям господствующих ветров (юго-западное, южное, западное). По мере удаления от промышленных центров (предприятий) концентрация элементов в водной фракции снегового покрова постепенно уменьшается

Определены классы содержания химических элементов и их процент в водной фазе снегового покрова города (табл 5)

п

Таблица 5 Класс содержания химических элементов в водной

фракции снегового покрова г. Павлодара

Элемент Классы содержания Процент проб Площадь города, га Элемент Классы содержания Процент проб Площадь города, га

<30,0 8,5 27785 <0,05 21,3 69625

30,1-60,0 21,3 69625 0,06-0,08 23,4 76490

га 60,1-80,0 19,1 62434 Ве 0,09-0,12 17,0 55569

80,1-121 27,7 90546 0,13-0,26 21,3 69625

>121 23,4 76490 >0,27 17,0 55569

<2,0 21,3 69625 <0,10 12,8 41840

2,14,0 17,0 55569 0,11-0,35 31,9 104275

Си 4,1-8,0 19,1 62434 Мо 0,36-0,59 23,4 76490

8,1-38,5 27,7 90546 0,60-0,99 14,9 48705

>38,6 14,9 48705 >1,00 17,0 55569

<0,29 19,1 62434 <0,7 19,1 62434

0,3-0,89 36,2 118334 0,8-2,2 27,7 90546

С<1 0,9-1,5 10,6 34649 N1 2,3-3,1 19,1 62434

1,5-5,9 23,4 76490 3,2-5,1 21,3 69625

>6,0 10 6 34649 >5,2 12,8 41840

<0,49 25,5 83354 <20,0 12,8 41840

0,5-0,99 21,3 69625 20,1-40,0 27,7 90546

РЬ 1,0-2,99 19,1 62434 Бг 40,1-60,0 19,1 62434

3,0-5,99 12,8 41840 60,1-80,0 14,9 48705

>6,0 21,3 69625 >80,1 25,5 83354

<0,39 23,4 76490 <0,06 21,3 69625

0,40-0,79 12,8 41840 0,07-0,19 31,9 104275

Сг 0,80-1,59 27,7 90546 0 20-0,39 12,8 41840

1,60-2,79 21,3 69625 0,40-5,99 21,3 69625

>2,80 14,9 48705 >6,00 12,8 41840

<19,9 14,9 48705 <0,4 12,8 41840

20,0-30,9 21,3 69625 0,5-0,7 14,9 48705

Мп 31,0-40,9 17,0 55569 V 0,8-1,6 21,3 69625

41,0-66,9 25,5 83354 1,7-3,1 29,3 95776

>70,0 21,3 69625 >3,2 21,3 69625

<0,16 10,6 34649

0,17-0,29 21,3 69625

Со 0,30-0,73 0,74-0,99 >1,00 17,0 25,5 21,3 55569 83354 69625

Самый высокий класс содержания химических элементов в водной фазе снегового покрова составляет цинк (80,1-121) - 27,7% проанализированных проб, соответственно кадмий (0,3-0,89) - 36,2%, свинец (<0,49) - 25,5%, бериллий (0,06-0,08) - 23,4%, ртуть (0,07-0,19) - 31,9%, медь (8,1-38,5) - 27,7, хром (<0,80-1,59) - 27,7%, кобальт (0,74,-0,99) - 25,5%, молибден (0,11-0,35) -31,9%, никель (0,8-2,2) - 27,7%, марганец (41,0-66,9) - 25,5%, стронций (20,140,0) -27,7%, ванадий (1,7-3,1) -29,3% проанализированных проб

Составлены карты-схемы распределения каждого отдельного элемента в жидкой фазе снегового покрова на территории г Павлодара

Нами выведена корреляционная зависимость химических элементов в водной фракции снега Расчеты показали, что корреляционная связь проявляется по-разному

На основании результатов наших исследований микроэлементов в снеговой воде и имеющихся данных об их содержании в почвах города Павлодара выявлены регрессивные связи между концентрациями металлов в этих средах В почве определялось валовое содержание металлов и по ним проводился дальнейший расчет.

4. Геохимическая характеристика твердых атмосферных выпадений по данным изучения загрязнения снегового покрова Среднее содержание и пределы колебаний химических элементов в твердой фазе снегового покрова на территории г Павлодара представлены в таблице 6

Таблица 6 Вариационно-статистические показатели содержания химических элементов в твердой фазе снега г. Павлодара (п=456)_

Элемент 11т х ± 5л <Т о>,% Фон Кс

I класс токсичности

гп 54,5-785,5 264,3±24,1 164,9 62,4 48,3 5,6

са 0,18-7,0 2,1±0,26 1,77 85,5 0.16 13,2

РЬ 28,7-198,8 102,5±8,0 54,8 53,5 23,2 4,5

Ве 0,22-6,8 1,9±0,21 1.47 78,8 0,17 11,1

II класс токсичности

Си 29,8-392,7 137,4±13,9 95,0 69,1 20,5 6,8

Сг 19,6-101,5 56,2±3,1 21,4 38,0 18,4 3,1

Со 9,3-96,7 41,6±2,9 19,7 47,3 7,9 5,3

Мо 0,38-5,9 2,2±0,22 1,52 70,5 0,29 7,6

N1 27,8-170,8 77,9±5,3 36,1 46,3 21,1 3,7

III класс токсичности

Мп 28,8-575,8 171,2±20,7 141,7 82.8 24,3 7,1

8г 39,8-639,5 266,0±23,7 162,5 61,1 29,8 9.1

V 10,9-112,7 55,0±3,4 23,6 42,8 9,8 5,7

По величине среднего содержания нерастворимой фракции снега исследуемые химические элементы располагаются в убывающем порядке

8Г266>2П264,3>МП171 2>СиШ,4>РЬю2 У55 0>СО41,6>МО2 2>Са2,1>Ве1,9

Среднее содержание микроэлементов по классам опасности образует следующие ряды

особо токсичные (I класс) 2п264,з>РЬю2,5>Сё21>Ве] 9; токсичные (II класс) Сиш 4Ж177 9>Сг56 2>Со41 б>Мо2,2, слаботоксичные (III класс) 8г26<5>Мп1712>У55 0

Коэффициент варьирования химических элементов колеблется от 38,0% (Сг) до 85,5% (Сс!) По величине коэффициента варьирования исследуемые химические элементы в твердой фракции снега города можно представить в убывающем порядке

Cd85,5>Mng2i8>Be78i8>MO70,5>CU69,l>Zn62i4>Sr61t,>Pb53,5>CO47,3>Nl46,3>V42 8>Cr38 0 С„ по классам токсичности образует следующие ряды особо токсичные (I класс) Cd85i5>Be78 8> Zn62i4>Pb53 5; токсичные (II класс) Mo7o,5>Cu69il>Co47,3>Ni46,3>Cr38io; слаботоксичные (III класс) Mn82i8>Sr6iii>V42 8

Для рассматриваемой территории характерна мозаичность содержания химических элементов В твердой фазе снегового покрова города максимальное количество цинка превышало минимальное в 14 раз, кадмия - в 39 раз, свинца -в 7 раз, бериллия - в 31 раз, меди - в 13 раз, хрома - в 5 раз, кобальта - в 10 раз, молибдена - в 16 раз, никеля - в 6 раз, марганца - в 20 раз, стронция - в 16 раз, ванадия-в 10 раз

По результатам анализа твердой фракции снегового покрова установлено, что средняя концентрация химических элементов во всех исследованных пробах превышает фон в 3,1-12,9 раза Максимальное превышение характерно для кадмия (в 12,9 раз), бериллия (в 11,0 раз), стронция (в 8,9 раз), молибдена (в 7,4 раза), марганца (в 7,0 раз), минимальное - для хрома (в 3,1 раза), никеля (в 3,7 раза), свинца (в 4,4 раза), кобальта (в 5,3 раза)

Нами выведена корреляционная зависимость химических элементов в твердой фракции снега. Установлена сильная корреляционная связь между химическими элементами

Средние концентрации химических элементов в твердой фазе, зафиксированные в снеге, существенно различаются по зонам города и отражают их среднюю насыщенность автотранспортом и промышленными предприятиями (табл 7)

Таблица 7 Содержание химических элементов в твердой фракции

Элемент Северная промзона (п=261) Восточная промзона (п=125) Центральная (селитебная) зона (п=70)

1 2 3 4

I класс токсичности

Zn 290.1*36.19 260.4*46.8 190.1*11.1

87,9-785,5 54,5-545,7 150-235

Cd 2.4±0.30 2.3±0.63 0.7±0.11

0,25-6,0 1,2-7,0 0,35-1,3

Pb 110.7±10.7 107.0±17.5 69.1 ±7.24

28,9-198,7 28,7-198,9 42,3-95,6

Ве 2.4±0.35 1.4±0.23 1.2±0.13

0,40-6,8 0,22-2,9 0,75-1,6

II класс токсичности

Си 161.7±19.11 135_2±27.6 65.3±4.6

30,6-392,7 29,8-293,3 48,4-80,7

Сг 62.9±4.02 49.5±6.37 46.7±5.0

28,6-101,5 19,6-90,3 29,6-67,8

Таблица 7 (продолжение)

1 2 3 4

Со 48.8±4.02 31,2±4.5 1 36.9±5.02

18,8-96,7 9,3-58,2 18,6-63,5

Mo 2.3±0.27 2.5±0,53 1,1 ±0,15

0,48-5,3 0,38-5,9 0,6-1,8

N1 92.5±8.34 59.4±5.8 64.8±3.2

30,3-170,8 27,8-96,5 52,1-80,1

III класс токсичности

Мп 176.6±21.2 213.5±55.3 80.0±10.7

59,6-483,3 28,8-575,8 37,8-124,3

Sr 338.3±30.6 215.1±42.41 129.0±6.4

87,6-<539,5 39,8-483,5 98,7-148,8

V 64.5±4.5б 43.4±6.36 45.7±3.9

28,1-112,7 10,9-83,9 28,9-58,4

Установлено, что среднее содержание Б г, Ъ\, Си, РЬ, N1, V, Сг, Со, Ве, Мо максимально в северной промзоне как в снеговой воде, так и в твердой фракции снега. Среднее содержание Мп, Сс1 максимально в пробах, отобранных в восточной промзоне города Самые низкие концентрации химических элементов в твердой фазе снегового покрова находятся на территории центральной зоны (табл 8)

Таблица 8 Сравнительная характеристика отдельных ареалов загрязнения твердой фракции снега г. Павлодара_

Ареал загрязнения Формула геохимической специализации

Северная промзона Cdi4.9Be13 9Sri i.4Mo=Cu7.9Mn7 3V6.6Co6jZn6,oPb4,g N14 4Cr3 4

Восточная промзона CdM.iMne.sMoe.éBee oSr7 2C116 çZns 4Pb4 gV4 4C04 0 Ni2 8Cr2 7

Центральная (селитебная) зона Zn2j jBe7 iCo=V4 7Cdi f,Sr4 3Mo3 sMn3 3Cu3^Ni3,i Pb3 0Cr2,5

Общее по городу Cd,3jBei uSr9,iMo7.6Mn7.iCu6,8V5.7Zn5.6Coj.3Pb4.5 Ni37Cr3.i

По величине коэффициента вариации микроэлементов в твердой фракции снега, исследуемые элементы образуют следующие убывающие ряды Северная промзона — Ве75 ,>€^2 g>Znl52l4>Mn6o,o>Cu59 ,i>Mo58 ,3>Pb48 3>Sr45i4> NI45 1>C041 2>V35 4>СГ32 О

Восточная промзона — Cdio4 2>Mn96l9>Mo78i7>Cu76 4>Sr73,8>Zn67 2>Ве64 5>

Pb6U>V549>Co54 ,>Сг48 ,>Ni365

Центральная зона — СсЦ] 4>Мо39|7>Соз8i>Mn374>Cr3oo>Pb29 4>Be273>V23 9> Cui9e>Zni6,3>Sr13,9>Nii3 g

В восточной и северной промзонах города содержатся максимальные концентрации химических элементов и в жидкой фракции снегового покрова (табл 4)

Нами были рассчитаны регрессионные уравнения прямолинейной функции, отражающие закономерности между твердой и жидкой фракциями снега, между твердой фракцией снега и почвой Установленные соотношения

позволяют для перечисленных элементов определить уровни их содержания в депонирующих средах (почве, водной и твердой фракциях снега)

Наиболее выраженные концентрации химических элементов в твердой фазе снегового покрова располагаются по направлениям господствующих ветров (юго-западное, юго-восточное, западное)

Определены классы содержания химических элементов и их процент в твердой фазе снегового покрова города (табл 9)

Таблица 9 Класс содержания химических элементов в твердой

фракции снегового покрова г. Павлодара

Элемент Твердая фаза, мг/кг Процент проб Площадь города, га Элемент Твердая фаза, мг/кг Процент проб Площадь города, га

<50 19,1 62434 <20,0 14,9 48705

50-91 23,4 76490 20,1-31,0 19,1 62434

Си 91-180 25,5 83354 Со 31,1-45,5 27,7 90546

180-241 19,1 62434 45,6-60,0 21,3 69625

>241 12,8 41840 >60,1 17,0 55569

<108 14,9 48705 <0,50 6,4 20920

108-180 19,1 62434 0,51-1,0 23,4 48705

га 180-298 31,9 104275 Мо 1,1-2,0 29,8 97410

298-440 19,1 62434 2,1-4,0 27,7 90546

>440 14,9 48705 >4,1 12,8 41840

<0,4 14,9 48705 <0,76 23,4 48705

0,41-0,89 11,3 36937 0,77-1,52 25,5 83354

СИ 0,9-1,75 21,3 69625 Ве 1,53-2,28 14,9 48705

1,8-3,5 19,1 62434 2,29-3,04 10,6 34649

>3,6 23,4 76490 >3,05 25,5 83354

<50 17,0 55569 <40 12,8 41840

50-69 21,3 69625 40-67 31,9 104275

РЬ 70-97 17,0 55569 N1 67-95 29,4 96103

98-149 19,1 62434 95-122 14,9 48705

>150 25,5 83354 >122 12,8 41840

<29,9 14,9 48705 <150 38,3 125195

30,0-40,9 27,7 90546 150-250 10,6 34649

Сг 41,0-59,9 27,7 90546 вг 250-350 17,0 55569

60,0-79,9 19,1 62434 350-450 19,1 62434

>80,0 10,6 34649 >450 14,9 48705

<55 14,9 48705 <30,0 14,9 48705

55-98 23,4 76490 30,1-46,6 19,1 62434

Ми 98-145 21,3 69625 V 46,7-63,3 31,9 104275

145-300 23,4 48705 63,4-79,9 17,0 55569

>300 17,0 555699 >80,0 17,0 55569

Самый высокий класс содержания химических элементов и их процент в твердой фракции снегового покрова составляет цинк (180,1-298,0) - 31,9% проанализированных проб, соответственно кадмий (>3,6) - 23,4%, свинец (>150,0) - 25,5%, бериллий (>3,05) - 25,5%, медь (91,1-180) - 25,5%, хром (30,059,9) - 55,4%, кобальт (31,1-45,5) - 27,7%, молибден (2,1-4,0) - 27,7%, никель (40,1-67,6) - 31,9%, марганец (145,1-300,0) - 23,4%, стронций (<150) - 38,3%, ванадий (46,7-63,3) - 31,9% проанализированных проб

По результатам исследования нами были составлены карты-схемы распределения каждого отдельного элемента в твердой фазе снегового покрова на территории г Павлодара

5 Использование геохимических данных о содержании микроэлементов в жидких и пылевых атмосферных выпадениях для районирования

территории г. Павлодара Согласно классификации Ю В Саета, снежный покров центральной зоны г Павлодара относится к среднему умеренно опасному уровню загрязнения, северная и восточная промышленные зоны - к высокой опасной степени загрязнения В среднем для водной фазы снега города Павлодара характерна ртутно-медная, медно-кадмиевая и медно-свинцовая геохимическая специализации (табл. 10)

Таблица 10 Сравнительная характеристика отдельных ареалов загрязнения водной фракции снега г. Павлодара (по Z<.)_

Ареал загрязнения Значение Z, Формула геохимической специализации

Пределы колебания В среднем по ареалу

Северная промзона 10,5-711,2 249,3 Hgi09 4Cai2 4Pb;i sNi13 oCd, 1 ,Be,o 5V9 ,Srs 3Mo6 8 Cr6.4МП4 7CO] 9Z113 6

Восточная промзона 3,19-720,3 235,2 Cu8i jCdS5 ?РЬ;2 8Ni9 9Mo8 gMng 0Cr6 7Sr4 9Hg4 7 Zn=Co4JV, jBe25

Центральная (селитебная) зона 29,3-74,6 53,6 Cu,2 8Pb9 6Ni7 ,Cf5 (Mn¡ 3V4 7cdj 6Mo3 4Zn51 Sr=Hg2iC02 5Be¡7

Общее по городу 3,19-720,3 179,4 Hg« iCu«, ,Pb34 ,Cd2J ,N1,, 2V7 оМОб 8Be6 6Sr6 4 Cr6 jMn5.8C03i8Znj.7

В северной промзоне 2-образующими металлами водной фракции снегового покрова являются ртуть, медь, свинец, в восточной - медь, кадмий, свинец, в центральной - медь, свинец, никель, хром, марганец

Поскольку в городе предприятия образуют территориально-промышленные узлы, очаги загрязнения имеют не один центр, к которому приурочено максимальное содержание в снеге того или иного элемента, а несколько центров, различающихся по составу накапливающихся элементов и по интенсивности их накопления

1-я зона (гс>256) приурочена к промплощадкам нефтехимического, химического, алюминиевого заводов и ТЭЦ-1,3, а также к территориям, непосредственно прилегающим к ним

Среднее значение Zc в водной фракции снега составляет 521,9 Следует отметить высокие концентрации ртути в водной фазе снегового покрова, что объясняется длительным использованием ее в содовом производстве на химическом заводе.

2-я зона (Тх, 128-256) Площадь загрязнения жидкой фракции снега указанной интенсивности приурочены к территории, прилегающей промплощадкам нефтехимического и химического заводов, ТЭЦ-1,3 Данные территории относятся к зонам высокой опасности

Среднее значение Zc в водной фракции снега составляет 178,6.

3-я зона {Zc 64-128). Зона умеренно опасной экологической ситуации, Зафязнения указанного уровня приурочена к озеру-накопителю Балкылдак и территории, прилегающей к алюминиевому заводу, ТЭЦ-1 и охватывает юго-восточную часть города.

Среднее значение Zc в волной фракции снега для этой зоны составляет

92,7,

4-я зона (Zc <64). Указанные концентрации характерны для внешних окраинных участков города и большей части центральной зоны, где практически отсутствуют промышленные предприятия, ТЭЦ, котельные.

Среднее значение Zc в водной фракции снега составляет 33,1.

Рисунок 1 Карта-схема размещения суммарного коэффициента (гс) загрязнения в водной фракции снегового покрова на территории

г, Павлодара

Для твердой фракции снегового покрова города Павлодара характерна кадмиево-бериллиевая, кздм и ев и-марган цевая и цинко-бериллевая геохимическая специализация (табл. 11).

В северной промзоне ¿-образующими металлами являются кадмий, бериллий, стронций; а восточной - кадмий, марганец, молибден; в центральной - кадмий, бериллий, стронций.

Таблица 1). Сравнительная характеристика отдельных ареалов загрязнения твердой фракции снега г. Павлодара (по Zt) ______

Ареал загрязнения Значение Zc Формула геохимической специализации

Пределы колебания В среднем по ареалу

Северная пронзена 18.5-1МД 83,6 CdH,9Bei3.9Sr]],4Mo=Cu7i9Mn7í3V(i6€os^Zn6,oPb4)8 NÍ4r4Crj,4

Восточная про шона 3,8-163,7 66,2 Cd м. iMnt,(MOi.6Be,i0SrT4Cuíi6Zns,4Pte^V4JtCo< л Nl2.íCri7

Центральная (селитебная) зона 41,3-71,0 58,5 2ní;3BejiCo=V47Cdjt,Sr4jMo3sMn3)Cii].2Ni3[ !>Ьз.<А2.5

Обшсс rio городу 3,8-184,1 69,4 Cdi^jBen.iSrj 1Mo7,tMii7,]CUf,.RV5,7Zn5iiCoi3pb4 ¡ Nij.TCrji

Рисунок 2. Карта-схема размещения суммарного коэффицие!гга (2е) загрязнения в твердой фракции снегового покрова на территории

г. Павлодара

1-я зона (Ъо. 128-256) приурочена к промплощадкам нефтехимического, алюминиевого заводов и ТЭЦ-1, а также к территориям, непосредственно прилегающим к ним

Среднее значение Хс в твердой фракции снега для указанной зоны составляет 168

2-я зона (гс 64-128) Зона умеренно опасной экологической сшуации. Загрязнения указанного уровня приурочены к озеру-накопителю Бапкылдак и территории, прилегающей к алюминиевому, тракторному, нефтехимическому, химическому заводам, ТЭЦ-1,2,3 и охватывающей юго-восточную часть города

Среднее значение 2с составляет 100

3-я зона (2с <64) Указанные концентрации характерны для внешних окраинных участков города и большей части центральной зоны, где практически отсутствуют промышленные предприятия, ТЭЦ, котельные

Среднее значение Ъс для указанной зоны равно 34

С учетом средней пылевой нагрузки на окружающую среду города и концентрации химических элементов в снеговой воде рассчитаны показатели нагрузки элементов в водной фазе снегового покрова, те определены массы загрязнителей, выпадающих на единицу площади за единицу времени (табл 12)

Таблица 12 Степень накопления элементов в водной фазе снегового покрова г. Павлодара___

Элемент Робщ Рф мг/км сут Кр

мг/км2 сут г/км2 год

I класс токсичности

гп 5,69 2,05 0,25 22,9

са 0,19 0,07 0,0014 138,6

РЬ 0,23 0,08 0,0011 204,6

Ве 0,02 0,006 0,0004 39,8

Нй 0,11 0,04 0,0003 360,3

II класс токсичности

Си 0,88 0,32 0,0029 303,6

Сг 0,08 0,03 0,002 39,8

Со 0,04 0,013 0,0016 22,7

Мо 0,03 0,012 0,0008 40,9

N1 0,17 0,06 0,0024 69,9

III класс токсичности

Мп 3,00 1,08 0,09 35,4

8г 3,74 1,34 0,1 39,1

V 0,13 0,05 0,003 43,7

Сумма элементов 14,3 5,2 0,5 1361,3

Примечание В данной таблице и таблице №14 Робщ - общая нагрузка создаваемая поступлением элемента в окружающую среду, Рф - фоновая нагрузка элемента, К, - коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента

По городу максимальна нагрузка на окружающую среду таких элементов, как ртуть (0,11 мг/км2-суг), медь (0,88 мг/км2сут), свинец (0,23 мг/км2сут),

кадмий (0,19 мг/км2сут), что в 360, 304, 205 и 139 раз соответственно превышает фон

В восточной промзоне максимальны значения нагрузки на окружающую среду по следующим элементам медь (1,75 мг/км2 сут), кадмий (0,56 мг/км2 сут), свинец (0,42 мг/км2 сут), что в 602, 399, 378 раз соответственно выше фона, в северной промзоне ртути (0,23 мг/км2 сут), меди (0,89 мг/км2 сут), свинца (0,24 мг/км2 сут), что в 770, 309 и 222 раза выше фона, в центральной (селитебной) зоне медь (0,14 мг/км2 сут), свинец (0,04 мг/км2 сут), никель (0,07 мг/км2 сут), что в 50, 36 и 31 раз превышает фон (табл 13)

Поскольку загрязнение носило полиэлементный состав, был рассчитан суммарный показатель нагрузки (Zp), характеризующий эффект воздействия элементов (табл 13) Максимальная суммарная нагрузка химических элементов характерна для северной промзоны (1850,2), минимальная - для центральной (243,2)

Таблица 13 Сравнение значений общей нагрузки химических элементов различных зон города Павлодара на окружающую среду Р0б.„, мг/км2-сут__

Ареал Общая нагрузка химических элементов (Р„6Щ) zD

Восточная промзона Zn(7 9)>Mn(5,0)>Sr(3 4)>Cu(l 7)>Cd<o^6)>Pb(o 42)>Nl(0 18)>СГ(0 11)> Vf0.07)>MO(0.051>CO(0.049>>Hg(0.011>Be(0.007) 1788,4

Северная промзона Zn<6 4)>Sr(5 7)>Mn(2 íp^i^o 9)>РЬ(о г^Н^од^Ы^о 23)>V(o 2 i)>Cd(o 11) >СГ(0,099) >CO(0.044)>MO(0,038V>Be(0,029) 1850,2

Центральная (селитебная) зона Zü(3 0)>МП(1 7)>Sr(I 05pCU{0 15)>Nl(0 01)>У=СТф 05)>Pb(0 04)> Cd=Co(o o2)>Mo(o í)i)>Hg=Be(o ооз> 243,23

Общая среди, по городу ZO(5 7)>Sr(3 7)>Mn<3 ofK^os^Pbim^dfo^Nip i7)>V(o i3)>Hg(o n> >Сг(о,08)> Со(о.озб)>Мо(о.оззу>Ве(о.о1б> 1350,3

Фоновая нагрузка Mn(o 25)>MO(0 l)>V(0 09)>Zn(0 ООЗ^Ве«) 003)>CO=Nl(0 002)> Ciyo.oow^SiVo.ooi.)^ Civo.oou)>Pb(o.ooo8)>Cd(o.ooo4)>Hgfo.ooo3)

В твердой фазе по городу максимальна нагрузка таких элементов, как стронций (15959,7 мг/км2 сут), цинк (15855,1 мг/км2 сут), марганец (10270,0 мг/км2 сут), медь (8245,4 мг/км2 сут), что в 55, 34, 43 и 41 раз соответственно превышает фон (табл 14).

Таблица 14 Степень накопления элементов в твердой фазе снегового покрова г. Павлодара___

Элемент Робщ Рф, Кр

мг/км2 суг кг/км2 год мг/км2 сут

1 2 3 4 5

I класс токсичности

Zn 15855,1 5,7 470,9 33,7

Cd 124,1 0,04 1,6 77,6

Pb 6149,2 2,2 226,2 27,2

Be 111,7 0,04 1,7 65,7

II класс токсичности

Cu 8245,4 3,0 199,9 41Д

1 2 3 4 5

Сг 3370,6 1,2 179,4 18,8

Со 2493,3 0,9 77,0 32,4

Мо 129,2 0,08 2,8 46,2

N1 4675,7 1,7 205,7 22,7

III класс токсичности

Мп 10270,0 3,7 236,9 42,9

Бг 15959,7 5,8 290,6 54,9

V 3300,6 1,2 95,6 34,5

Сумма элементов 70684,7 25,5 1988,30 497,7

В восточной промзоне максимальны значения нагрузки на окружающую среду по следующим элементам стронция (15404 мг/км2 сут), цинка (18650 мг/км2 сут), марганца (15289 мг/км2 сут), что в 53, 40, 64 раза соответственно выше фона, в северной промзоне стронция (23819 мг/км сут), цинка (20426 мг/км2 сут), марганца (12435 мг/км2 сут), что в 82, 43 и 52 раза выше фона, в центральной (селитебной) зоне цинк (7204 мг/км2 сут), стронций (4890 мг/км2 сут), марганец (3033 мг/км2 сут), что в 17, 15 и 13 раз превышает фон (табл 15)

Таблица 15 Сравнение значений общей нагрузки химических элементов различных зон города Павлодара на окружающую среду Р^п.

Ареал Общая нагрузка химических элементов (Ро«щ)

Восточная промзона ЗГ(15404)>2П(18б50)>МП(|5289)>Си(9б84)>РЬ(7664)>К1(4251)>'\'(3107)> Сг,з546)>Со(2236) С<1161 6Ве 96 9Мо179 4 80257

Северная промзона 5Г(23819)>2П(20426)>МП(12435)>Си(11387):>РЬ(7790)>К1(б514)>У(4541)> СГ(4431)>С0(3438) >Сф|б8)>Ве(1б6)>М0(1б2) 95266

Центральная (селитебная) зона 2П(7204)>ЗГ(4890)> Мл(3033)>РЬ(2617)>Си(2474)> №(2457)>СГ(1770)> Л/(П32)>СО(1398) >Вв(4«)>МО(41) >С<1(28) 27769

Общая по городу ЗГ(15960)>2П(15855)>МП(10270)>Си(8245):>РЬ(б149)>К1(467б)>СГ(зз71)> У(330|)>СО(2493)>МО(129)>С(1(124)>Веп12) 70674

Фоновая нагрузка гП(47|)>8Г(291)>МП(240)>РЬ(226^1(20«)>Си<200)>СГ(180}>',/(9б)> СО(77)>МО(2 8)>Ве(1 7)>Сф| 6)

Максимальная суммарная нагрузка химических элементов (2Р) характерна для северной промзоны (95266), минимальная - для центральной (27769) (табл 15)

ВЫВОДЫ

1 На основании анализа статистических данных Павлодарского территориального управления охраны окружающей среды и областного статистического управления установлено, что основными источниками загрязнения являются стационарные источники (главные из которых Павлодарский нефтехимический, тракторный и алюминиевый заводы, а

также предприятия по выработке тепла - ТЭЦ 1,2,3) и автотранспорт Ими ежегодно в атмосферу выбрасывается 109,8 тыс тонн поллютантов

2 Загрязнение снежного покрова города Павлодара носит полиметальный характер и распределяется по территории г Павлодара мозаично, образуя очаги в зависимости от источников выбросов Основными загрязняющими компонентами снегового покрова г Павлодара по отношению к фону являются ртуть, кадмий, медь, свинец, стронций, бериллий, ванадий, молибден, никель Высокое содержание химических элементов в компонентах снегового покрова в различных зонах города приводит к загрязнению ими почв на этих участках

3 Выведенные корреляционные связи между химическими элементами в водной и твердой фракциях снегового покрова показали, что существует сильная корреляционная зависимость между исследуемыми металлами На основании результатов исследований выявлены регрессионные связи между снеговой водой и почвой, твердой фазой снегового покрова и снеговой водой, твердой фазой снегового покрова и почвой Установленные соотношения позволяют определить уровни содержания химических элементов в депонирующих средах (почве, водной и твердой фракциях снега).

4 Наиболее выраженные концентрации химических элементов в водной и твердой фазах снегового покрова определяются направлением господствующих ветров и расстоянием от промышленных центров Запыленность изученных территорий колебалась от 8,2-591,9 кг/км2 сут, уменьшаясь в целом по мере удаления от промышленных площадок Общая нагрузка химических элементов на окружающую среду города (массы загрязнителя, выпадающего на единицу площади за единицу времени) в водной и твердой фазах снегового покрова составила 14,3 мг/км2 сут и 70,7 г/км2 сут соответственно

5 На основе полученных данных на территории города выделены зоны, относящиеся к очень высокому (Ъс > 256), высокому (Тс = 128-256), среднему (2с = 64-128) и низкому уровням загрязнения {Ъс — 32-64) По среднему суммарному коэффициенту загрязнения ареалы г Павлодара располагаются в следующем убывающем порядке северная промзона>восточная промзона>центральная (селитебная) зона Зоны подробно охарактеризованы с точки зрения преобладающих источников загрязнения, геохимических спектров и адресной привязки наиболее интенсивно загрязненных участков

6 Составленные карты-схемы суммарного загрязнения и распределения каждого химического элемента и их ассоциаций на территории города имеют большое прикладное значение для дальнейшего мониторинга среды г Павлодара и принятия природозащитных мероприятий

ОСНОВНЫЕ ОПУБЛИКОВАННЫЕ СТАТЬИ И ТЕЗИСЫ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Ажаев Г.С. Тяжелые металлы в окружающей среде / ГС Ажаев, ЭА Гельдымамедова // Материалы международной начно-практической конференции «Химия наука, образование, промышленность Возможности и перспективы развития» - Павлодар, ПГУ, 2001 -С 330-334

2 Панин М С Медь в атмосферных осадках на территории г Павлодара / М С Панин, Э А Гельдымамедова, Г.С. Ажаев // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» - Семипалатинск, 2002 - С 400-410

3 Панин МС Оценка загрязнения цинком снегового покрова г Павлодара / МС Панин, Г С. Ажаев, Э А Гельдымамедова // Материалы международной научно-практической конференции «Естественно-гуманитарные науки и их роль в подготовке инженерных кадров» - Алматы Каз нац технический университет им К И Сатпаева, 2002 Ч -1 - С 2-4

4 Панин М С Содержание меди и цинка в снеговом покрове г Павлодара / М С Панин, Ж К Шаймарданов, Г С. Ажаев, Э А Гельдымамедова// Материалы международной научно-практической конференции "Экология и здоровье человека" - Павлодар ПГУ им С Торайгырова, 2002 - С 404-407

5 Панин М С Эколого-геохимическая характеристика атмосферных осадков города Павлодара / М С Панин, Г.С Ажаев, Э А Гельдымамедова // Материалы международной научно-практической конференции "Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде" - Семипалатинск, 2002

6 Панин МС Свинец в атмосферных выпадениях г Павлодара / МС Панин, ГС. Ажаев, Э А Гельдымамедова//Биологические науки Казахстана, 2003 -№1

7 Панин М С Ртутное загрязнение снежного покрова на территории г Павлодара / М С Панин, Г.С. Ажаев, Э А Гельдымамедова // Материалы Республиканской научно-практической конференции «Торайгыровские чтения» - Павлодар, 2003

8 Панин М С Экологическая оценка и геохимическая характеристика жидких и пылевых атмосферных выпадений на территории г Павлодара / М С Панин, Г.С Ажаев, Э А Гельдымамедова // Тезисы докладов третьей международной научной конференции молодых ученных и студентов «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии» - Алматы, 2003

9 Панин М С Загрязнение снегового покрова ртутью на территории города Павлодара / М С Панин, Г.С Ажаев, Э А Гельдымамедова // Вестник ПГУ Серия «Биологическая» - Павлодар, 2004 С 61-64

10 Панин МС Содержание свинца в снеговом покрове на территории г Павлодара / М С Панин, Г.С. Ажаев // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» - Семипалатинск, 2004

11 Панин М С Эколого-геохимическая оценка снежного покрова г Павлодара / М С Панин, Г.С. Ажаев И Материалы V Международной биогеохимической школы «Актуальные проблемы геохимической экологии» - Семипалатинск, 2005 - С 160163

12 Панин МС Геохимическая характеристика твердых атмосферных выпадений на территории г Павлодара Республики Казахстан по данным изучения снегового покрова/ МС Панин, Г.С. Ажаев //Вестник ТГУ - Томск, 2006 -№292 - С 163170

13 Ажаев Г С Медь, цинк, кадмий, свинец в снеговом покрове на территории г Павлодар Республики Казахстан / Г С Ажаев, МС Панин // Ползуновский вестник -Алтайский государственный технический университет, N¡4, 42,2006 - С 4-12

14 Панин МС Экологическая оценка и геохимическая характеристика жидких атмосферных выпадений на территории города Павлодара / М С Панин, Г.С. Ажаев // Материалы международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» - Ростов на Дону, 2006

15 Ажаев ГС. Содержание кобальта в жидкой фракции снегового покрова на территории г Павлодар // Материалы IV международной научно-практической конференции "Тяжелые металлы, радионуклиды в окружающей среде" Семипалатинск, 2006 Т 1 - С 68-73

16 Ажаев Г.С. Содержание марганца в снеговом покрове на территории г Павлодар Республики Казахстан // Материалы IV международной научно-практической конференции "Тяжелые металлы, радионуклиды в окружающей среде" -Семипалатинск, 2006 Т I - С 73-78

17 Панин МС Химический состав снегового покрова г Павлодар как биоиндикатор качества атмосферного воздуха / М С Панин, Г.С. Ажаев // Материалы международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития» - Астана Изд-во ЕНУ,2006 -С 204-207

Подписано в печать 01 03 2007 г Формат 60 х 84/16 Офсетная печать Бумага офсетная Объем 1,2 уч печ л Тираж 130 экз Заказ № 0138

Редакционно-издахельский отдел Павлодарского государственного педагогического института 140000, г Павлодар, ул Мира, 60 E-mail rio@ppikz

Содержание диссертации, кандидата геолого-минералогических наук, Ажаев, Галымбек Советович

ВВЕДЕНИЕ

1. КРАТКАЯ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И И ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Г.ПАВЛОДАРА ПАВЛОДАРСКОЙ ОБЛАСТИ

1.1 Общая характеристика компонентов среды г. Павлодара

1.2 Эколого-геохимическая характеристика г. Павлодара 14 Выводы

2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 26 Выводы

3. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИДКИХ 31 АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ СНЕГОВОГО ПОКРОВА

Выводы

4. ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ТВЕРДЫХ 49 АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЙ ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ СНЕГОВОГО ПОКРОВА

Выводы

5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОХИМИЧЕСКИХ ДАННЫХ О 66 СОДЕРЖАНИИ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ЖИДКИХ И ПЫЛЕВЫХ АТМОСФЕРНЫХ ВЫПАДЕНИЯХ ДЛЯ РАЙОНИРОВАНИЯ ТЕРРИТОРИИ Г. ПАВЛОДАРА

Выводы

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Оценка экологического состояния г. Павлодара по данным геохимического изучения жидких и пылевых атмосферных выпадений"

Актуальность работы

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 аномалии токсикантов представляет собой техногенные геохимические и биогеохимические провинции. Сами города выступают в качестве мощных источников техногенных веществ, включающихся в региональные миграционные циклы.

В этом плане особое место среди экологически неблагополучных регионов Казахстана занимает г. Павлодар - индустриально развитый, многопрофильный промышленный центр.

Поступление в атмосферу в результате производственной деятельности больших количеств различных элементов, в том числе металлов различных классов опасности, вызывает в последнее время все большую тревогу, поскольку, осаждаясь на подстилающую поверхность, они загрязняют почву, растительность, водоемы, проникают в организм человека и животных. Наиболее опасными в этом смысле являются тяжелые металлы 1 и 2 классов токсичности (свинец, кадмий, ртуть, никель, кобальт, хром, ванадий, медь и цинк, а также мышьяк, селен и сурьма).

Степень экологического воздействия тяжелых металлов на окружающую среду определяется многими факторами и, в частности, их поведением в атмосфере. Химические превращения в атмосфере могут приводить к образованию более или менее токсичных форм элементов, чем первоначально выбрасываемые, а также влиять на механизм и скорость их стока из атмосферы. Химический состав и размеры аэрозольных частиц определяют время жизни тяжелых металлов в атмосфере и, соответственно, расстояния, на которые они могут переноситься от источника выброса.

Как известно, снежный покров, обладающий высокой сорбционной способностью, представляется наиболее информативным объектом при выявлении техногенного загрязнения атмосферы. Снежный покров, если он не подвергался интенсивному таянию, фактически аккумулирует и сохраняет в себе все загрязняющие атмосферу компоненты в отличие от дождей, которые частично инфильтруют в почву и грунты, частично поступают в водоемы с поверхностным стоком, частично очищаются растительностью (в период ее активной жизни). Химический состав фильтрата талого снега формируется в результате поступления с осадками различных химических элементов, поглощения снеговым покровом газов, водорастворимых аэрозолей и взаимодействия со снеговым покровом твердых частиц, оседающих из атмосферы. При этом, если количество выпадающего со снегом твердого осадка характеризует запыленность территории, то фильтрат талого снега отражает степень загрязнения воздушного бассейна наиболее растворимыми формами элементов. Это определяет важность и необходимость проведения эколого-геохимической оценки загрязнения снежного покрова как естественного накопителя химических элементов за зимний период.

Цель данной работы - на основании результатов исследования снегового покрова дать экогеохимическую характеристику загрязнения окружающей природной среды тяжелыми металлами и микроэлементами. Задачи исследования:

1. Установить основные загрязняющие компоненты снегового покрова г. Павлодара.

2. Установить структуры полей распределения притока химических элементов из атмосферы и степень их накопление в жидкой и твердой фазе снегового покрова.

3. Выявить типоморфные ассоциации химических элементов в зоне влияния выбросов предприятий различных отраслей промышленности.

4. Составить карты распределения уровня накопления химических элементов в снеговом покрове и уровня их притока с атмосферной пылью по данным снегового геохимического апробирования.

Научная новизна работы

Впервые оценен уровень накопления химических элементов в пылевых и жидких выпадениях на территории г. Павлодара, а также выявлена возможность получения приближенной оценки техногенной нагрузки на основе изучения микроэлементного состава твердого осадка и воды снегового покрова.

Теоретическая и практическая значимость

Изучен геохимический состав пылевых и жидких атмосферных выпадений в различных районах г. Павлодара. Откартированы ареалы загрязнения снегового покрова на территории города, пригородных зон, а также промышленных предприятий.

Карты-схемы содержания химических элементов в снеговом покрове найдут применение при эколого-биогеохимической оценке исследуемого региона.

Результаты работы использованы в учебном процессе при проведении занятий для студентов специальностей: «Экология», «Биология», «Химия и биология» по дисциплинам «Химическая экология», «Геохимия окружающей среды», «Охрана окружающей среды» Павлодарского государственного педагогического института и Семипалатинского государственного педагогического института.

Апробация и публикации

Основные положения и отдельные результаты исследований докладывались и обсуждались на I Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде»

Семипалатинск, 2000 г.), на Международной научно-практической конференции «Химия: наука, образование, промышленность. Возможности и перспективы развития» (Павлодар, 2001 г.), на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «1-е Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2001 г.), на научной конференции молодых ученых, студентов и школьников «Н-е Сатпаевские чтения» (Павлодар, 2002 г.), Международной научно-практической конференции «Экология и здоровье человека» (Павлодар, 2002 г.), II Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2002 г.), Республиканской научно-практической конференции «Торайгыровские чтения» (Павлодар, 2003), III международной научной конференции молодых ученых и студентов «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии» (Алматы, 2003 г.), III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде» (Семипалатинск, 2004 г.), на V Международной биогеохимической школе «Актуальные проблемы геохимической экологии» (Семипалатинск, 2005 г.), IV Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде» (Семипалатинск, 2006 г.), Международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития» (Астана, 2006 г.).

По материалам диссертации опубликованы следующие статьи и тезисы:

1. Ажаев Г.С. Тяжелые металлы в окружающей среде / Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Материалы международной начно-практической конференции «Химия: наука, образование, промышленность. Возможности и перспективы развития». - Павлодар, ПТУ, 2001. - С. 330334.

2. Панин М.С. Медь в атмосферных осадках на территории г. Павлодара / М.С. Панин, Э.А. Гельдымамедова, Г.С. Ажаев // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде». - Семипалатинск, 2002. С. 400-410.

3. Панин М.С. Оценка загрязнения цинком снегового покрова г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, ЭЛ. Гельдымамедова // Материалы международной научно-практической конференции «Естественно-гуманитарные науки и их роль в подготовке инженерных кадров». -Алматы, 2002. Каз. нац. технический университет им. К.И. Сатпаева. Ч.-1.

4. Панин М.С. Содержание меди и цинка в снеговом покрове г. Павлодара / М.С. Панин, Ж.К. Шаймарданов, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова// Материалы международной научно-практической конференции «Экология и здоровье человека». - Павлодар: 111 У им. С.Торайгырова, 2002.-С. 404-407.

5. Панин М.С. Эколого-геохимическая характеристика атмосферных осадков города Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Материалы международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». -Семипалатинск, 2002.

6. Панин М.С. Свинец в атмосферных выпадениях г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Биологические науки Казахстана, 2003. - № 1.

7. Панин М.С. Ртутное загрязнение снежного покрова на территории г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Материалы Республиканской научно-практической конференции «Торайгыровские чтения». - Павлодар, 2003.

8. Панин М.С. Экологическая оценка и геохимическая характеристика жидких и пылевых атмосферных выпадений на территории г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Тезисы докладов третьей международной научной конференции молодых ученных и студентов «Актуальные вопросы современной биологии и биотехнологии». - Алматы, 2003.

9. Панин М.С. Загрязнение снегового покрова ртутью на территории города Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев, Э.А. Гельдымамедова // Вестник ПГУ. Серия «Биологическая». - Павлодар, 2004. С. 61-64.

Ю.Панин М.С. Содержание свинца в снеговом покрове на территории г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев // Тезисы докладов III Международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы-биофилы в окружающей среде». -Семипалатинск, 2004.

П.Панин М.С. Эколого-геохимическая оценка снежного покрова г. Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев // Материалы V Международной биогеохимической школы «Актуальные проблемы геохимической экологии». - Семипалатинск, 2005. - С. 160-163.

12.Панин М.С. Геохимическая характеристика твердых атмосферных выпадений на территории г. Павлодара Республики Казахстан по данным изучения снегового покрова / М.С. Панин, Г.С. Ажаев // Вестник ТГУ. -Томск, 2006. -№292. - С. 163-170.

13.Ажаев Г.С. Медь, цинк, кадмий, свинец в снеговом покрове на территории г. Павлодар Республики Казахстан /Г.С. Ажаев, М.С. Панин // Ползуновский вестник. — Алтайский государственный технический университет, №4, 4.2, 2006. - С. 4-12.

14. Панин М.С. Экологическая оценка и геохимическая характеристика жидких атмосферных выпадений на территории города Павлодара / М.С. Панин, Г.С. Ажаев // Материалы международной научной конференции «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем». - Ростов на Дону, 2006.

15.Ажаев Г.С. Содержание кобальта в жидкой фракции снегового покрова на территории г. Павлодар // Материалы IV международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды в окружающей среде». - Семипалатинск, 2006. Т. 1. - С. 68-73.

16.Ажаев Г.С. Содержание марганца в снеговом покрове на территории г. Павлодар Республики Казахстан // Материалы IV международной научно-практической конференции «Тяжелые металлы, радионуклиды в окружающей среде». - Семипалатинск, 2006. Т. 1. - С. 73-78.

17.Панин М.С. Химический состав снегового покрова г. Павлодар как биоиндикатор качества атмосферного воздуха / М.С. Панин, Г.С. Ажаев // Материалы международной научно-практической конференции «Экологическая безопасность урбанизированных территорий в условиях устойчивого развития». - Астана: Изд-во ЕНУ, 2006. - С. 204-207.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и приложения, изложенных на 115 страницах машинописного текста, иллюстрированных 23 рисунками и 38 таблицами. Список литературы содержит 88 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Ажаев, Галымбек Советович

ВЫВОДЫ

1. На основе полученных данных на территории города выделены аномальные зоны, относящиеся к очень высокому (Ъс > 256), высокому (2,с = 128-256), среднему (Ъс = 64-128) и низкому уровням загрязнения (Ъс - 32-64). По среднему суммарному коэффициенту загрязнения ареалы г. Павлодара располагаются в следующем убывающем порядке: северная промзона>восточная промзона>центральная (селитебная) зона. Зоны подробно охарактеризованы с точки зрения преобладающих источников загрязнения, геохимических спектров и адресной привязки наиболее интенсивно загрязненных участков.

2. Общая нагрузка химических элементов на окружающую среду города (массы загрязнителя, выпадающего на единицу площади за единицу времени) в водной и твердой фазах снегового покрова составила 14,3

2 2 мг/км -сут и 70,7 г/км -сут соответственно.

3. Суммарный показатель нагрузки {2Р), характеризующий эффект воздействия группы исследованных металлов на окружающую среду, для водной и твердой фаз снегового покрова г. Павлодара составляет 1350,3 и 70674 соответственно.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании анализа статистических данных Павлодарского территориального управления охраны окружающей среды и областного статистического управления установлено, что основными источниками загрязнения являются стационарные источники (главные из которых Павлодарский нефтехимический, тракторный и алюминиевый заводы, а также предприятия по выработке тепла - ТЭЦ 1,2,3) и автотранспорт. Ими ежегодно в атмосферу выбрасывается 109,8 тыс. тонн поллютантов.

Загрязнение снежного покрова города Павлодара носит полиметальный характер и распределяется по территории г. Павлодара мозаично, образуя очаги в зависимости от источников выбросов. Основными загрязняющими компонентами снегового покрова г. Павлодара по отношению к фону являются ртуть, кадмий, медь, свинец, стронций, бериллий, ванадий, молибден, никель. Высокое содержание химических элементов в компонентах снегового покрова в различных зонах города приводит к загрязнению ими почв на этих участках.

Выведенные корреляционные связи между химическими элементами в водной и твердой фракциях снегового покрова показали, что существует сильная корреляционная зависимость между исследуемыми металлами. На основании результатов исследований выявлены регрессионные связи между снеговой водой и почвой, твердой фазой снегового покрова и снеговой водой, твердой фазой снегового покрова и почвой. Установленные соотношения позволяют определить уровни содержания химических элементов в депонирующих средах (почве, водной и твердой фракциях снега).

Наиболее выраженные концентрации химических элементов в водной и твердой фазах снегового покрова определяются направлением господствующих ветров и расстоянием от промышленных центров. Запыленность изученных территорий колебалась от 8,2-591,9 кг/км -сут, уменьшаясь в целом по мере удаления от промышленных площадок. Общая нагрузка химических элементов на окружающую среду города (массы загрязнителя, выпадающего на единицу площади за единицу времени) в водной и твердой фазах снегового покрова составила 14,3 мг/км -сут и 70,7 г/км -сут соответственно.

На основе полученных данных на территории города выделены зоны, относящиеся к очень высокому (¿с > 256), высокому (¿с = 128-256), среднему [Ъс = 64-128) и низкому уровням загрязнения (Ъс - 32-64). По среднему суммарному коэффициенту загрязнения ареалы г. Павлодара располагаются в следующем убывающем порядке: северная промзона>восточная промзона>центральная (селитебная) зона. Зоны подробно охарактеризованы с точки зрения преобладающих источников загрязнения, геохимических спектров и адресной привязки наиболее интенсивно загрязненных участков.

Составленные карты-схемы суммарного загрязнения и распределения каждого химического элемента и их ассоциаций на территории города имеют большое прикладное значение для дальнейшего мониторинга среды г. Павлодара и принятия продозащитных мероприятий.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ажаев, Галымбек Советович, Павлодар

1. Яценко-Хмелевская М.А. Миграция тяжелых металлов в атмосфере / М.А. Яценко-Хмелевская, В.В. Цибульский, В.Б. Миляев // Эколог, 1994. -№3(1).-С. 3-15.

2. Почва, город, экология / Под. ред. Г.В. Добровольского М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1997. - С. 320.

3. Казахстан: 1991-2002 годы. Информационно-аналитический сборник. Агентство Республики Казахстан по статистике. Алматы: ТОО «Интеллсервис», 2002. С. 70.

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

5. Строганова М.Н. Роль почв в городе / М.Н. Строганова, А.Д. Мягкова, Т.В. Прокофьева // Почвоведение. 1997. №1. С. 16-24.

6. Панин М.С. Химическая экология: Учебник для вузов / Под ред. Кудайбергенова С.Е. Семипалатинск, 2002. - С. 852.

7. Унифицированные методы мониторинга фонового загрязнения природной среды. -М.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 27.

8. Методические рекомендации по оценке степени загрязнения атмосферного воздуха населенных пунктов металлами по их содержанию в снежном покрове и почве. М.: ИМГРЭ, 1990. - С.15.

9. Василенко В.Н. Мониторинг загрязнения снежного покрова / В.Н. Василенко, И.М. Назаров, Ш.Д. Фридман и др. Л.: Гидрометеоиздат, 1985.-С. 182.

10. Ю.Почва, город, экология / Под. ред. Г.В. Добровольского М.: Фонд «За экономическую грамотность», 1997. - С. 320.11 .Панин М.С. Эколого-биогеохимическая оценка техногенных ландшафтов Восточного Казахстана. Алматы: Изд-во «Эверо», 2000. - С. 338.

11. Королева Г.П. Исследование загрязнения снегового покрова как депонирующей среды. / Г.П. Королева, А.Г. Горшков, Т.П. Виноградова, Е.В. Бутаков, И.И. Маринайте, Т.В. Ходжер

12. Пашпура В.Д. Геохимические исследования и картографирование снегового покрова Прибайкалья / В.Д. Пашпура, И.С. Ломоносов М.: Геоинформмарк, 1993.-С. 15.

13. Глазовский Н.Ф. Региональный экологический мониторинг / Н.Ф. Глазовский, А.И. Злобин, В.П. Угватов. Москва: Наука, 1983

14. Боев В.И. Тяжелые металлы в почвах и огородных культурах г. Семипалатинска: Автореф. дис. .канд. биол. наук. Новосибирск, 2000. -С.24.

15. Беспамятнов Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде. Справочник / Г.П. Беспамятное, Ю.А. Кротов. — Л.: "Химия", 1985. С. 80.

16. Кабата-Пендиас А. Микроэлементы в почвах и растениях / А. Кабата-Пендиас, X. Пендиас. М.: Мир, 1989. - С. 439.

17. Чирвинский П.Н. Снег и снегозадержание. Ростов-на-Дону: Северный Кавказ, 1931.-С. 346.

18. Nziagu J.O. Global inventory of natural and anthropogenic emission of trace metals to the atmosphere // Nature. 1979. - Vol 279. №5712. - P 409-411.

19. Ровинский Ф.Я. Тяжелые металлы: дальний перенос в атмосфере и выпадение с осадками / Ф.Я. Ровинский, С.А. Громов, JI.B. Бурцева, С.Г. Парамонов // Метеорология и гидрология, 1994. №10. - С. 5-14.

20. Мс Kinney J. Metal Bioavailability / J. Mc Kinney, R. Rogers // Environ, s-ci Tehnol, 1992. V26, №7. - P. 1298-1299.

21. Савенко B.C. Природные и антропогенные источники загрязнения атмосферы. М.: ВИНИТИ, 1991. - С. 212.

22. Pacyna J.M. Trace element emission from anthropogenic sources in Europe. Lillestrom, Norwegian Institute for Air Research (NILU TR 10/82).

23. Бурцева JI. Оценка состояния загрязнения атмосферы фоновыз районов СССР тяжелыми металлами / JI. Бурцева, JL Лапенко, Э. Кононов, Е. Юшкан // Проблемы фонового мониторинга природной среды, 1990. №8. -С. 3-21.

24. Ивлев Л.С. Химический состав и структура атмосферных аэрозолей. Л.: Изд-воЛГУ, 1982.-С. 366.

25. Lieback J.Y. Heavy metal concentrations in urban aerosols of Berlin during episodes of very high particle concentrations in the winter of 1981-1982 / J.Y. Lieback, H. Ruben // Aerosols in Science, Medicine and Technology, 1983. P 422-425.

26. Candreva F. Fate of heavy metals released by a municipal incinerator plant. Metal cycling in the environment / F. Candreva, R. Dams // SCOPE, Belgium. -1985.-P. 75-82.

27. Donnelly J.R. Metal emissions control technologies for waste incineration. -New York, 1992. 168 p.

28. Пинский Д.П. Тяжелые металлы и окружающая среда. Пущино: АН СССР. Научный центр биологических исследований. Институт почвоведения и фотосинтеза, 1988. - 20 с.

29. Малахов С.Г. Выброс токсичных металлов в атмосферу и их накопление в поверхностном слое земли / С.Г. Малахов, Э.П. Махонько // Успехи химии, 1990.-№59.-С. 1777-1798

30. Сает Ю.В. Геохимия окружающей среды / Ю.В. Сает, Б.А. Ревич, Е.П. Янин и др. М.: Недра, 1990. - С. 335.

31. Murthe J. The redox cycling of mercury in the atmosphere. Goteborg, 1991. -P. 55.

32. Тулупов П.Е. Количественные оценки загрязнения почвы вокруг предприятий цветной металлургии / П.Е. Тулупов, С.Г. Малахов, Л.В. Сатаева // Загрязнение атмосферы и почвы. М.: Гидрометеоиздат, 1991. С. 19-28.

33. Юшкан Е.И. Подвижные формы тяжелых металлов в аэрозолях и атмосферных осадках фонового района // Мониторинг фонового загрязнения природных сред, 1991 -№7. С. 219-224.

34. Lindqvist O. Atmospheric mercury a review / O. Lindqvist, H. Rodhe // Tellus. - 1985. - 37B. - P. 136-159.

35. Davidson C.J. Dry deposition of trace elrmrnts / C.J. Davidson, Y.L. Wu // Control and fate of atmospheric trace metals. Kluwer Academic Publishers, 1988. P. 147-202.

36. Метеорология и атомная энергия. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - С. 648.

37. Marggrander Е. Dry deposition of particles: comparison of published experimental results with model prediction / E. Marggrander, D. Flothman // Deposition of atmospheric pollutants. Reider, Dordrecht (Holland), 1982. - P. 23-30.

38. Carland J.A. Field measurements of the dry deposition of small particles to grass // Deposition of atmospheric pollutants. Reider, Dordrecht (Holland), 1982.-P. 9-16.

39. Alkamo J. Computing heave metals in Europe's atmosphere / J. Alkamo, J. Bartnicki // Atmosphere environ. 26A. - P. 3355-3370.

40. Pattenden N.J. Trace element measurements in wet and dry deposition and air borne particulate at an urban site // Deposition of atmospheric pollutants. -Reider, Dordrecht (Holland), 1982.-P. 173-184.

41. Muler J. Residence time and deposition of particle bound atmospheric substances // Deposition of atmospheric pollutants. Reider, Dordrecht (Holland), 1982.-P. 43-52.

42. Трахтенберг И.М. Ртуть и ее соединения в окружающей среде / И.М. Трахтенберг, М.Н. Коршун. Киев: Высшая школа, 1990. - С. 232.

43. Ионов В.А. Перенос ртути в атмосфере / В.А. Ионов, И.М. Назаров // Доклад АН СССР, 288. С. 456-459.

44. Салтыбаев А.Д. Геохимические особенности системы «атмосферный воздух почва - грунтовая вода - растения» в условиях промышленного загрязнения г. Павлодара: диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук. - Алматы, 1995. - С. 127.

45. Летувнинкас А.И. Геохимические аспекты экологии города // Методические материалы IV Международной конференции учащихся и учителей средних школ «Экология и человек». Томск, 1997. - С. 75.

46. Хром. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. М.: Медицина, 1990.-С. 168.

47. Гамаюрова B.C. Мышьяк в экологии и биологии. М.: Наука, 1993. - С. 208.

48. Савеико B.C. Природные и антропогенные источники загрязнения атмосферы. -М.: ВИНИТИ, 1991. С. 212.

49. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами. М.: АН СССР, 1982. - С. 111.

50. Slemf S. Latitudinal distribution of mercury over the Atlantic Ocean / S. Slemf, W. Seiler // Geophysics result, 1981. №86. - P. 1159-1166.

51. Минеев В.Г. Распределение ртути и ее соединений в атмосфере / В.Г. Минеев, Т.А. Тришина, А.А. Алексеев // Агрохимия, 1990. №1. - С. 122132.

52. Semb A. Toxic trace elements and chlorinated hydrocarbons: sources, atmospheric transport and deposition / A. Semb, J.M. Pacyna. Copenhagen: Nordic Council of Ministers, 1988. - P. 86.

53. Василенко В. О некоторых закономерностях атмосферных выпадений загрязняющих веществ от локальных и площадных источников / В. Василенко, И.Назаров, Ш. Фридман // Проблемы фонового мониторинга состояния природной среды, 1986. №4. - С. 205-211.

54. Бобовникова Ц.И. Система наблюдения и контроля за уровнем загрязнения почв / Ц.И. Бобовникова, С.Г. Малахова, Э.П. Махонько // Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. JL: Гидрометеоиздат, 1980. - С. 5-19.

55. Сатаева JI.B. Анализ пространственного загрязнения снежного покрова металлами вблизи источников промышленных выбросов / JI.B. Сатаева, Ю.Л. Мельчаков, С.Г. Малахов // Труды института экспериментальной метеорологии, 1990. №17. - С. 22-28.

56. Wallin Т. Deposition of airborne mercury from six Swedish chloralkali plants surveyed by mass analysis // Environment pollution. №10. - P. 101-114.

57. Ревелль П. Среда нашего обитания / П. Ревелль, Ч. Ревелль. М.: Мир, 1995. - Кн. 4: Здоровье и среда, в которой мы живем. - С. 191.

58. Казахская ССР: 4-томная краткая энциклопедия / Главный редактор Р.Н. Нургалиев. Алма-Ата, 1988.

59. Крайнов С.Р. и др. Геохимия подземных вод. Теоретические, прикладные и экологические аспекты. М.: Наука, 2004. - С. 677.

60. Плохинский H.A. Биометрия. -М.: Изд-во Моск. Ун-та, 1970. С. 367.

61. Панин М.С. Техногенное влияние на содержание тяжелых металлов в почвах г. Павлодара / М.С. Панин, Э.А. Гельдымамедова, Г.С. Ажаев // Материалы Международной научной конференции «Современные проблемы загрязнения почв». Москва, 2004 г. С. 333-335.

62. Ревич Б.А. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения территории городов химическими элементами / Б.А. Ревич, P.C. Смирнова, Е.П. Сорокина. М.гИМГРЭ, 1982. - С. 130.

63. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта (с основами статистической обработки результатов исследований). М.: Колос, 1979. - С. 416.

64. Ильин В.Б. Микроэлементы и тяжелые металлы в почвах и растениях Новосибирской области // В.Б. Ильин, А.И. Сысо. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2001.-С. 229.

65. Казахстан: 1991-2002 годы. Информационно-аналитический сборник. Агентство Республики Казахстан по статистике. Алматы: ТОО «Интеллсервис», 2002. - С. 70.

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

67. Строганова М.Н. Роль почв в городе / М.Н. Строганова, А.Д. Мягкова, Т.В. Прокофьева//Почвоведение, 1997. №1. С. 16-24.

68. Буренков Э.К. Комплексная эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной среды / Э.К. Буренков, Л.Н. Гинзбург, Н.К. Грибанова и др. М.: «Прима-Пресс», 1997. - С. 72.

69. Ишанкулов М.Ш. Загрязнение снежного покрова г. Павлодара и его окрестностей // Состояние окружающей среды и здоровье населения г. Павлодара. Алма-Ата, 1992.-С.32-43.

70. Информация о состоянии природной среды Павлодарской области в 2000 году. Павлодар: Информационно-издательский отдел Павлодарского ЦНТИ, 2001.-С. 56.

71. Информация о состоянии природной среды Павлодарской области в 2001 году. Павлодар: Информационно-издательский отдел Павлодарского ЦНТИ, 2002.-С. 56.

72. Израэль Ю.А. Изучение фонового загрязнения окружающей природной среды в СССР: функциональная структура фонового мониторинга // Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л: Гидрометеоиздат, 1984. Вып. 2. - С. 3-10.