Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах

Груздков, Дмитрий Юрьевич

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах
ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах"

На правах рукописи

ГРУЗДКОВ Дмитрий Юрьевич

ОЦЕНКА МИГРАЦИИ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ТЕХНОГЕННО-ЗАГРЯЗНЕННЫХ СЕРЫХ ЛЕСНЫХ ПОЧВАХ

Специальность 03.00.16 - экология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Ц. ^

''ил

Москва-2010

003493288

Работа выполнена на кафедре географии почв факультета почвоведения Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

доктор биологических наук, профессор Трифонова Татьяна Анатольевна

доктор биологических наук Карпова Елена Анатольевна

кандидат биологических наук Борисочкина Татьяна Ивановна

Российский университет Дружбы народов

Защита диссертации состоится « (? » ¿1 10 г. в 15 час. 30 мин.

в аудитории М-2 на заседании диссертационного совета Д.501.001.57 в Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке факультета почвоведения МГУ имени М.В.Ломоносова.

Приглашаем Вас принять участие в обсуждении диссертации.

Отзывы (в двух экземплярах, заверенные печатью) на автореферат просьба присылать по адресу: 119991, г. Москва, ГСП-1, Ленинские горы, МГУ имени М.В. Ломоносова, факультет почвоведения, Ученый совет.

Автореферат разослан /-^¿у?^ 2010 г.

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

Учёный секретарь диссертационного совета

'■¿-Юглф.. А.С. Никифорова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Одним из наиболее распространенных видов промышленных отходов являются гальваношламы и осадки от нейтрализации сточных вод гальванических производств, содержащие комплекс соединений ТМ. Объемы таких отходов достаточно велики, а коэффициент использования мал, что связано со сложностью состава и высоким содержанием в них опасных токсикантов.

Как правило, существующие хранилища и промплощадки не приспособлены для хранения отходов, содержащих ТМ. Отсутствие специально оборудованных полигонов приводит к тому, что предприятия складируют промышленные отходы на собственной территории и на несанкционированных полигонах и свалках. В результате возникают источники вторичного загрязнения окружающей среды и техногенных аномалий ТМ.

Миграция ТМ из гальваношламов, размещённых на поверхности почвы, происходит главным образом, с просачивающимися осадками, т.е. с водным раствором, при этом часто основная опасность заключается в загрязнении грунтовых вод. Поэтому проблема экологической опасности является комплексной: с одной стороны, необходимы сведения о процессах трансформации соединений ТМ в почвах, с другой стороны, важно исследовать динамические особенности раствора загрязнителей, проникающего вглубь почвы. И если вопросам закрепления ионов металлов посвящено достаточно много работ, то исследования по продвижению ТМ, высвобождающихся из шламовых отходов, немногочисленны.

Цели и задачи исследований. Цель данной работы - исследовать особенности миграции тяжёлых металлов в серой лесной почве при загрязнении гальваношламом.

Задачи исследования:

- выявить особенности продвижения ионов ТМ по почвенному профилю методом определения электросопротивления и расчета скоростей миграции ТМ и фильтрации;

- исследовать миграцию ТМ на моделях почвенных профилей и горизонтов в зависимости от различных факторов (механических и физико-химических свойств почвы, солевого состава дренажных вод) методом измерения электросопротивления почвенного раствора;

-экспериментально смоделировать и выявить особенности миграции ТМ в почвах из гальваношламов сложного состава;

-провести исследование миграции ТМ из гальваношламов в серых лесных почвах в полевых условиях на искусственном полигоне.

Научная новизна работы

Впервые в условиях модельного эксперимента изучены особенности миграции тяжелых металлов в почвах по соотношению скоростей

миграции ТМ и фильтрации раствора (у^Уф), проходящего через почвенный профиль, определяемых с помощью замеров электросопротивления.

Установлено, что распространение металлов-поллютантов по почвенному профилю происходит неравномерно: формируются зоны повышенных и пониженных концентраций ТМ; скорости распространения ТМ при монометалльном и полиметалльном загрязнении различны.

Практическая значимость работы. Результаты работы позволяют контролировать и прогнозировать продвижение загрязнителей по почвенному профилю. Предложен экспресс-метод для определения параметров миграции ТМ в системе «промышленные отходы - почва». Экспериментально показана опасность локальных загрязнений почв гальваношламом. Метод определения параметров миграции ТМ может быть использован при экспертных работах, прогнозировании экологического риска и при организации почвенно-экологического мониторинга.

Основные положения, выносимые на защиту:

1)Для характеристики миграции ТМ в системе «промышленные отходы - почва» предлагается использовать показатель отношения скоростей миграции ионных форм металлов и фильтрации почвенного раствора (уУуД вычисляемый при измерении электросопротивления почвенного раствора.

2) Формирующийся в моделях профиля серой лесной почвы и горизонтов различного гранулометрического состава поток ТМ характеризуется динамичностью и непостоянством параметров загрязнения, что приводит к заметной дифференциации металлов по глубине профиля. Для каждого металла характерны свои особенности миграции как при монометалльном, так и при полиметалльном загрязнении.

3) В условиях полиметалльного загрязнения (сочетании солей двух металлов) численные значения отношения уУу^ возрастают по сравнению с монометалльным загрязнением.

4) Содержание ТМ в размещённых на поверхности почвы шламовых отходах в зависимости от времени изменяется экспоненциально. За первый год в полевых условиях из шлама переходит в почву до 50 % от исходного запаса тяжёлых металлов.

5) Миграция ионных форм металлов из гальваношлама выходит за пределы верхнего полуметрового слоя серой лесной почвы, характеризуется динамичностью показателей загрязнения и контрастной дифференциацией ТМ вследствие высокой интенсивности выщелачивания ТМ из отходов, низкой статической ёмкости твёрдой почвенной фазы и перераспределения по горизонтам нисходящего потока кислого почвенного раствора.

Апробация работы. Основные научные и практические результаты диссертационной работы были доложены и обсуждены на:

- The 4th International Conference on Soils of Urban, Industrial, Traffic, Mining and Military Areas (SUITMA) (2007, Nanjing, China);

- 5-ой Международной научно-практической конференции «ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ» (Владимир, 2009)

- заседаниях кафедры географии почв факультета почвоведения МГУ.

По материалам диссертации опубликовано работ.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на /54 страницах машинописного текста, включает 2- / таблицы и Зрисунков. Работа состоит из введения, четырёх глав, выводов, списка литературы. Список литературы содержит ¿ 2, 3 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю д.б.н, профессору Т.А. Трифоновой за помощь в постановке научной темы, внимание, советы и помощь в работе над диссертацией, к.х.н, доценту JI.A. Ширкину - за большую помощь в работе.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Проблема загрязнения почв соединениями ТМ

Проблема загрязнения почв соединениями ТМ привлекла внимание исследователей в последние десятилетия и изучается с различных методологических позиций, сформулированных в разных естественнонаучных и технических областях. Исследования, специально посвященные изучению миграции ТМ в системе «промышленные отходы -почва» немногочисленны. Большое количество работ по анализу источников загрязнения, особенно концентрации в отходах ТМ, выполнены Ю.Е. Саетом с сотрудниками (1990). Согласно существующим представлениям, миграция ТМ определяется, главным образом, конвективным массопереносом растворов в пористой среде, соотношением внутренних (свойства химических элементов и их способность давать растворимые и инертные формы) и внешних факторов миграции ТМ (физико-химические свойства почв, растворов). Характер профильного распределения ТМ в естественных и техногенных почвах существенно различается и определяется следующими факторами: динамическим равновесием между компонентами почвы (Орлов Д.С., 1992, 1994; Воробьёва JI.A., 1998); физико-химическими свойствами (рН, Eh и др.) природных и техногенных вод, растворов, дренирующих ландшафты (Перельман А.И., Касимов Н.С., 1999); соотношением водной и биогенной миграции ТМ (Кабата-Пендиас А., Пендиас X., 1988, 1999; Добровольский В.В., 1998).

Миграция ТМ рассматривается также с точки зрения системной организации почв и теории буферности почв по отношению к ТМ (Глазовская М.А., 1972, 1978, 1990; Добровольский Г.В., 1990, 1998; Васильевская В.Д., 1996, 1998; Мотузова Г.В., 2009; Водяницкий Ю.Н., 2008 и др.).

Изучению тяжёлых металлов посвящено большое количество работ. Подробно изучены техногенные источники тяжёлых металлов. В почвах анализируется валовое содержание разных металлов (Большаков и др., 1993; Орлов и др., 2002). Однако всесторонне оценить опасность загрязнения на основе определения только лишь валового содержания практически невозможно. Многочисленные исследования по тяжёлым металлам (ТМ) направлены преимущественно на изучение их естественной физико-химической и биогенной миграции в ландшафтах и почвах. При этом показано, что буферные свойства почвы обусловлены постоянно действующими потоками вещества, которые формируются обратимыми процессами ионного обмена, сорбции-десорбции, осаждения-растворения (Мотузова Г.В., 2009). Однако, сведения о миграции металлов из отходов в почвы, о факторах и механизмах мобилизации, рассеивания, концентрации токсикантов в условиях локальных полиметалльных загрязнений недостаточны и противоречивы.

Имеющиеся данные о загрязнении почв тяжёлыми металлами свидетельствуют о том, что отходы вызывают трансформацию природных систем в природно-техногенные и даже техногенные. В классификациях разных авторов выделяются техногенные ландшафты, техногенные воды, почвы (Геннадиев А. Н., Солнцева Н. П., Герасимова М. И., 1992). Одним из главных механизмов наблюдаемой трансформации, очевидно, и является миграция тяжёлых металлов в системе «промышленные отходы -почва».

Проведённый анализ показывает, что одной из главных проблем является изучение особенностей миграции ТМ в системе «промышленные отходы - почва», которая вызывает локальное загрязнение почв и характеризуется спецификой, отличной от естественной физико-химической миграции элементов в почвах и, следовательно, требующей дополнительного изучения (Трифонова Т. А., Ширкин Л. А., Селиванова Н. В., 1999). Для оценки миграции тяжёлых металлов в системе «промышленные отходы - почва» перспективным является комплексное использование экспериментальных методов исследования как на отдельных почвенных образцах и моделях в лабораторных условиях, так и в полевой практике.

Глава 2. Объекты и методы исследований

2.1. Объекты исследований

Почва. В рамках лабораторных экспериментов для изучения особенностей миграции ТМ на моделях почвенных профилей и горизонтов использовались образцы дерново-подзолистой почвы Московской области и серой лесной среднесуглинистой почвы Владимирского Ополья.

Полевые опыты проводились на искусственном полигоне, который был заложен на неиспользуемой в хозяйственной деятельности территории Владимирского Ополья и представлен серой лесной среднесуглинистой

почвой. Для исследования морфологических и физико-химических характеристик почвенного профиля был заложен контрольный разрез. Начальное содержание тяжёлых металлов в исследуемой почве принято за фоновое.

Гальваношлам. Для исследований были использованы представительные пробы шламов крупного приборостроительного завода. Детальный анализ шламов гальванических производств показал, что основные элементы шламов и тяжёлые металлы содержатся в виде гидроксидов, в меньшей степени - в виде сульфатов, карбонатов, хлоридов и др. Использованные в опытах шламы характеризуются высоким содержанием целого комплекса тяжёлых металлов, среди которых приоритетными поллютантами являются Сг, Ие, Си (табл. 1).

Таблица 1

Содержание тяжёлых металлов в гальваношламе (% сухого вещества)

Хп Сг Ре Си № Мп РЬ И Со

10,400 4,326 2,237 0,956 0,362 0,075 0,038 0,005 0,002

2.2. Методы исследований

В настоящей работе экспериментально изучена миграция вносимых в почву с промышленными отходами тяжелых металлов (7.п, Сг, РЬ, К!). Эти ТМ образуют растворимые, подвижные соединения в кислых почвах с преобладанием в них окислительных условий, а в растворах присутствуют преимущественно в катионных формах. Поэтому миграция ТМ исследуется в кислых кислородных водах (рН=3-6,5; ЕЬ>0,15 В), наиболее распространённых в природных ландшафтах, почвах.

Отбор, подготовка и анализ проб велись в соответствии с требованиями ГОСТ 17.4.3.01-83, ГОСТ 17.4.3.03-85, ГОСТ 17.4.4.02-84. В полевых и лабораторных экспериментах анализ проб почв и шлама на содержание ТМ осуществлялся методом рентгенофлуоресцентного анализа. Определение водо- и кислоторастворимых форм ТМ осуществлялось атомно-абсорбционным методом.

План экспериментальной части включал следующие позиции:

1. В серии модельных опытов исследовалась миграция ТМ:

- в минеральных горизонтах почвы при разном сочетании механического состава при моно- и полиметалльном загрязнении (солями двух металлов);

- в профиле серой лесной почвы при моно- и полиметалльном загрязнении (солями двух металлов);

- в почве из гальваношлама.

2. Исследовался характер выщелачивания ТМ из гальваношлама при воздействии неорганических и органических растворов.

3. Исследовался вынос ТМ из гальваношлама по профилю серой лесной почвы в трёхлетнем полевом эксперименте.

Лабораторные исследования. В основу исследования был положен метод измерения электросопротивления почвенного раствора с

последующим определением относительных концентраций ТМ и скоростей продвижения их ионных форм по профилю почвы.

Известно, что почва в основном обладает ионной проводимостью, электросопротивление раствора солей обратно пропорционально их концентрации (Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А., 1973, 1986; Воробёва Л.А., 1998). При задаваемых одинаковых значениях плотности почвы, содержания влаги и температуры электросопротивление характеризует ионную активность почвенного раствора, что служит мерой засоления почв. Таким образом, представляется возможность определять содержание солей в почвенном растворе путём измерения его электросопротивления.

Поэтому нами предложено в насыщенной влагой почве рассчитывать относительное загрязнение почвенного раствора ионными формами ТМ в зависимости от глубины (х) и времени (г). По отношению к загрязнителям - ионам ТМ - удельное электросопротивление (р) равновесного почвенного раствора описывается уравнением (1):

Р =-—--(1)

где [Л/ег+] - концентрация катионов ТМ в почвенном растворе; Ц++Ц- -коэффициенты подвижностей ионов; ЫА - постоянная Авогадро; /<" -постоянная Фарадея.

В этом случае эквивалентная концентрация равновесного почвенного раствора по тяжёлым металлам выражается формулами (2) и (3):

в загрязнённой почв е-С = ^р (2)

V 2 +

в незагрязнённой почве (фон) -Сф- —2 (3)

Отсюда зависимость степени относительного загрязнения равновесного почвенного раствора (С/Сф) от электросопротивления на участке почвенного профиля передаётся отношением (4):

С Ег/Л/е"; _ Рф _Яф ,

Сф~Ъ[Ме"]ф Р «

где Я - электросопротивление на определенных участках загрязнённых почвенных колонок; Яф - сопротивление на соответствующих участках контрольных (фоновых) колонок.

Таким образом, отношение электросопротивлений, измеренных на соответствующих участках контрольного и загрязнённого профилей, связано в обратном соотношении с суммарной концентрацией ионов тяжёлых металлов в почвенном растворе.

На основе данных электросопротивления по формуле (4) рассчитывались значения С/Сф, характеризующие загрязнение исследуемой почвенной колонки относительно фоновой по глубине (х) и по времени (/).

Перераспределение ТМ в почве исследовались по отклику системы

«раствор ТМ - почва» и представлялось в виде контурной диаграммы С/Сф = / (х, I), где по оси абсцисс откладывалось время (/), на оси ординат -глубина почвенного профиля (х), а в области построения диаграммы изолиниями отображались значения относительного загрязнения почвенного раствора ионными формами ТМ (С/Сф).

Для создания в лабораторных условиях модели почвенного профиля с возможностью измерения сопротивления использовались плотные трубки диаметром 7,2 см, внутренняя поверхность которых была проклеена водоотталкивающей пленкой. Воздушно-сухие образцы почвы просеивались через сито 1 мм и помещались в трубки с различной насыпной плотностью, имитирующей плотность горизонтов в естественных условиях (рис. 1). С интервалом 1 см были установлены электроды. В течение установленного периода времени к исследуемым почвенным колонкам ежесуточно добавлялись различные растворы в режиме, соответствующему естественному увлажнению. В контрольные колонки аналогично добавлялась дистиллированная вода. Ежесуточно на каждом участке почвенных колонок проводились замеры электросопротивления. Всего в лабораторных экспериментах было задействовано 25 почвенных колонок. Для измерения электросопротивления почвенного раствора была реализована схема, представляющая собой источник постоянного тока с подключенными к нему амперметром и вольтметром.

Рис. 1. Схема установки и измерительного устройства:

1 - трубка;

2 - слой загрязнителя (или раствор);

) 3 - почвенный горизонт № 1

4 - почвенный горизонт № 2

5 - электрод; —— 6 - миллиамперметр;

7 - микроамперметр;

8 - вольтметр;

9 - источник постоянного тока;

10-электрод.

Для исследования в лабораторных условиях миграции ТМ, вносимых в почву в форме растворов солей, использовались колонки, имитирующие минеральные горизонты различного гранулометрического состава почвы, а также модели профиля серой лесной почвы. В качестве загрязнителей в условиях лабораторного эксперимента использовались 0,1 М растворы солей Zn, Сг, РЬ, N1 (табл. 2). Опыты проводились как в условиях монометального загрязнения (использовалась соль одного металла), так и

полиметалльного (использовались соли двух металлов). Ежесуточно на каждом участке почвенных колонок проводились замеры электросопротивления.

Таблица 2

___Схема модельных опытов

№ Модель почвенного профиля (колонка) Загрязнитель 0,1М раствор

Слой 1 Слой 2 СлойЗ

1 Суглинок легкий (СП), рН = 4,94, Гумус 1,31%, Насыпная плотность 1,2 г/смЗ Песок связанный (Пев), рН = 5,25, Гумус 0,44%, Насыпная плотность 1,4г/смЗ Суглинок легкий (Сл), рН = 4,94, Гумус 1,31%, Насыпная плотность 1,2 г/смЗ гп(Шз)2

гп(ш3)2 + Сг(ЫОз)з

2 Песок связанный (Пев), рН = 5,25, Гумус 0,44%, Насыпная плотность 1,4 г/смЗ Суглинок лёгкий (Сл), рН = 4,94, Гумус 1,31%, Насыпная плотность 1,2 г/смЗ Песок связанный (Пев), рН = 5,25, Гумус 0,44%, Насыпная плотность 1,4 г/смЗ гп(ш3)2

гп(Ж)з)2 + Сг(Ж)з)з

3 Горизонт А серой лесной почвы, Супесь, рН = 5,60, Гумус 3,70%, Насыпная плотность 1,1 г/см3 Горизонт ЕВ серой лесной почвы, Супесь, рН = 6,11, Гумус 0,99%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 Горизонт В серой лесной почвы, Суглинок легкий, рН = 6,20, Гумус 0,51%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 гп(Ы0з)2

гп(ыо3)2 + Сг(Шз)з

4 Горизонт А серой лесной почвы, Супесь, рН = 5,60, Гумус 3,70%, Насыпная плотность 1,1 г/см3 Горизонт ЕВ серой лесной почвы, Супесь, рН = 6,11, Гумус 0,99%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 Горизонт В серой лесной почвы, Суглинок лёгкий, рН = 6,20, Гумус 0,51%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 РЬ(ЫОз)2

РЬ(ЫОз)2 + Сг(Шз)з

5 Горизонт А серой лесной почвы, Супесь, рН = 5,60, Гумус 3,70%, Насыпная плотность 1,1 г/см3 Горизонт ЕВ серой лесной почвы, Супесь, рН = 6,11, Гумус 0,99%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 Горизонт В серой лесной почвы, Суглинок лёгкий, рН = 6,20, Гумус 0,51%, Насыпная плотность 1,6 г/см3 N¡504

N¡(N03)2

Для исследования в лабораторных условиях миграции ТМ, поступающих в почву из гальваношлама. использовались колонки, имитирующие профиль серой лесной почвы Владимирского Ополья. В качестве загрязнителя использовался измельченный гальваношлам одного из предприятий Владимирской области, который располагался на поверхности почвенной колонки и ежесуточно промывался дистиллированной водой; к контрольным незагрязнённым колонкам аналогично добавлялась дистиллированная вода. Ежесуточно на каждом

участке почвенных колонок проводились замеры электросопротивления.

Распределение значений относительного загрязнения С/Сф, полученных на основе замеров электросопротивлений, отображалось в виде контурных диаграмм их изменения по глубине почвенной колонки (л) и по времени (t).

Определение скорости миграции тяжелых металлов в загрязненных почвенных колонках (vM) осуществлялось с помощью построения хроноизоплет - проекции на плоскость Oxt сглаженной поверхности (в MS Excel), аппроксимирующей исходные экспериментальные данные.

Затем для каждого слоя колонки определялась выборка скоростей миграции (при этом отбрасывались области экстремума функции С/Сф = f (х, t), так как в данных областях изолинии представляют собой вытянутые эллипсоиды, разбросанные по направлениям). Расчет скорости продвижения ионных форм ТМ осуществлялся по соотношению показателей глубины и времени проникновения или по тангенсу угла наклона изолиний к оси времени.

Далее медианным методом для каждого почвенного горизонта осуществлялось определение средней скорости миграции (рис. 2).

Время, сут

> .ц

Рис. 2. Пример

диаграммы

относительного

контурной распределения загрязнения

почвенного раствора (С/Сф) с оценками скоростей миграции (у„) в виде обобщенных векторов (направлений) в трёх почвенных горизонтах

Определение скорости перемещения почвенного раствора в контрольной почвенной колонке, промываемой дистиллированной водой и называемой нами скоростью фильтрации (Уф), осуществлялось так же по данному алгоритму, однако за основу бралась диаграмма распределения значения 1 /Яф (обратно пропорционального величине электросопротивления) по глубине и по времени.

По нашему мнению, для изучения особенностей миграции ТМ в почвах наибольшую информативность представляют не абсолютные значения скоростей миграции и фильтрации, а их отношение, оцениваемое в процентах, так как скорость миграции металлов-загрязнителей всегда меньше скорости фильтрации и при прочих равных условиях в

значительной степени определяется интенсивностью перераспределения металлов межу жидкой и твёрдой почвенными фазами. Отношение \>»/\ф характеризует аккумулирующую способность твёрдой почвенной фазы по отношению к ТМ. Таким образом, чем ниже значение тем больше динамическое равновесие между фазами по ТМ смещается в сторону твёрдой почвенной фазы и тем ниже миграционная способность металлов в почвенном горизонте.

Исследование выщелачивания тяжелых металлов из гальваношлама в лабораторных условиях осуществлялось в колонках с песком, предварительно многократно обработанным ацетатно-аммонийным буферным раствором и отмытым дистиллированной водой. Использовались неорганические и органические растворы: 0,1 М раствор Нг304, 0,1 М раствор глицина, а также дистиллированная вода. Опыты с гальваношламом проводились также и на модели профиля серой лесной почвы (табл. 3)

Таблица 3

Схема модельных опытов с гальваношламом

Вариант Модель почвенного прос )ИЛЯ Приливаемый раствор

Слой 1 Слой 2 Слой 3

1 Песок - - Дистиллированная вода

2 Песок - - Сернокислый раствор, рН = 3,0

3 Песок - - 0,1 М раствор глицина

4 Горизонт А серой лесной почвы Горизонт ЕВ серой лесной почвы Горизонт В серой лесной почвы Дистиллированная вода

Рентгенофлуресцентным методом определялось валовое содержание ТМ в гальваношламе в разные моменты времени. Расчет количества ТМ, перешедших из отходов в почву, учитывался по маркерным элементам, которые практически не участвуют в миграции по формуле (5):

= 1 ",(') «о

то, «),„ м'(')

где Дт,(() и м,(0- количество металла, перешедшее из отходов в почву, и массовая доля металла к моменту времени V, т0, и со0, - исходное количество и массовая доля металла в шламе в начальный момент времени (/ = 0); ы'(/) - массовая доля маркерного элемента к моменту времени 1; ы>о— массовая доля маркерного элемента в начальный момент времени (1 = 0).

На основе замеров электросопротивления можно оценить накопление в колонках с песком ТМ, поступающих из гальваношлама, а, следовательно, и характер их выщелачивания из отходов. Поступление металлов из гальваношламов в почву оценивалось по коэффициенту интенсивности выщелачивания металлов из отходов (Рх, сут"'), рассчитываемому по формуле (6), впервые предложенной Перельманом А.И. (Перельман А.И.,

1956; Перельман А.И., Касимов Н.С., 1999) для характеристики миграции химических элементов в корах выветривания:

где т0 - начальное количество элемента в отходе, Дт - количество элемента, перешедшее в почву за промежуток времени Дл

Полевые исследования. Полевой эксперимент проводился в условиях естественного увлажнения. На поверхность полигона площадью 2,5 м2 ровным слоем помещался гальваношлам, который затем перекрывался слоем дерна. Рельеф на месте расположения экспериментального полигона выровненный, что сводит к минимуму влияние горизонтальных потоков влаги. В течение 2007 - 2009 гг. проводился мониторинг содержания ТМ в почвенном профиле в месте локального воздействия отходов. Для анализа характера выщелачивания ТМ из гальваношлама и их распределения по почвенному профилю из всех горизонтов отбирались образцы почвы и пробы лежалого гальваношлама.

При выполнении расчётов применялись методы математического моделирования, аналитические и численные методы математического анализа, а также элементы математической статистики.

Глава 3. Миграция ТМ, вносимых в почву в форме растворов солей

В колонках с минеральными горизонтами почвы разного гранулометрического состава (рис. 3. а, Ь, с, (1) поверхностный горизонт характеризуется высоким уровнем содержания ионных форм ТМ, в котором формируется «зона выщелачивания» - участок почвенного профиля, непосредственно контактирующий с раствором ТМ. На этом участке идёт интенсивная иммиграция ТМ, из которого, в свою очередь идёт также интенсивное выщелачивание элементов с раствором, а при увеличении объема поступившего раствора ТМ увеличивается относительное загрязнение. Максимальное содержание ТМ в почвенном растворе фиксируется ближе к концу расчетного периода времени.

На границах горизонтов может наблюдаться некоторое уменьшение относительного загрязнения, что, видимо, связано с изменением ряда параметров, влияющих на миграцию ТМ. Здесь формируется «зона выноса элементов» - участок, через который идёт вынос ТМ в нижележащие зоны. Для него характерны понижение уровня загрязнения почвенного раствора; хотя здесь и могут наблюдаться отдельные «пики», которые быстро спадают. В опыте степень загрязнения почвенного раствора в «зоне выноса» относительно невысока.

В варианте (рис. З.с, с!) с сочетанием почвенных горизонтов Псв-Сл-Псв не только в поверхностном горизонте, но и в нижележащих формируются зоны повышенных концентраций или «зоны аккумуляции» -участки профиля, для которых характерен один из пиков уровней

загрязнения почвенного раствора. Ниже располагается «зона разгрузки» -участок почвенного профиля, через который идёт разгрузка - вынос загрязняющих веществ из «зоны аккумуляции».

Рис. 3. Диаграмма распределения относительного загрязнения почвенного раствора (С/Сф): а) Сл-Псв-Сл, раствор 2п(М03)2; Ь) Сл-Псв-Сл, раствор гп(М03)2 + Сг(Ы03)3; с) Псв-Сл-Псв, раствор гпОЮ3)2; й) Псв-Сл-Псв, раствор гп(Ы03)2 + Сг(И03)3

В случае загрязнения с сочетанияем двух солей наблюдается аналогичная картина распределения ТМ в почвенных колонках, однако при этом отмечается меньшая степень загрязнения ТМ, чем при монометалльном загрязнении.

В модели профиля серой лесной почвы (рис. 4. а, Ь, с, с1) поток ТМ характеризуется динамичностью и непостоянством параметров загрязнения, что приводит к резкой дифференциации концентраций металлов по профилю почвенных колонок.

а)

Время, сутки 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

1 Г—--———--'Щ:тшШШш:тт<М:т<': 2 4 А i 2 3 С/Сф 4 Д 25-30 5 Шж 20-25 6 ИИ15"20 7 ||| 10-15 8 HI 5-10 9 0-5 10

и "''Ш0Щ 5 12 В | 13 114 i 15|-;-дшии.......... i Глубина, см

Ь)

Время, сутки

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

sMSk&.

ЕВ

I 20-25 i 15-20 | 10-15 | 5-10 0-5

с)

Время, сутки

2 Э 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Время, сутки

1 2 3 d 5 6 7 8 Э 10 11 12 13 14 15 16

Я А

ЕВ : ■ -

А г

ЕВ

,120-150 90-120 60-90 30-60 0-30

Рис. 4. Диаграмма распределения относительного загрязнения почвенного раствора (C/Q,) в модели профиля серой лесной почвы: а) А-ЕВ-В, раствор Zn(N03)2; Ь) А-ЕВ -В, раствор Zn(N03)2 + Cr(N03)3; с) А-ЕВ-В, раствор Pb(N03)2; d) А-ЕВ-В, раствор Pb(N03)2 + Cr(N03)3

Для каждого металла характерны свои особенности миграции как при moho-, так и при полиметалльном загрязнении. Для цинка отмечена временная аккумуляция ионных форм в почвенном растворе горизонта ЕВ (рис. 4. а, Ь). В то же время подвижные формы свинца (свинца в сочетании с хромом) активно аккумулируются в гумусовом горизонте, что, по-видимому, обусловлено активным взаимодействием свинца с органическим веществом почвы (рис. 4. с, d).

Анализ диаграмм (рис. 5. а, Ь) загрязнения почвенных колонок различными солями одного металла - сульфатами и нитратами никеля показал, что степень максимального загрязнения почвенных горизонтов не меняется (превышая «фон» в 15-20 раз), однако меняется характер распределения ТМ. Так, сульфат-ионы способствуют постепенному накоплению ионов ТМ в почвенном растворе горизонтов А и ЕВ, а нитрат-

ионы - быстрому возникновению в горизонте ЕВ временного пика повышенных концентраций. Это свидетельствует о неоднозначности поведения тяжелых металлов при загрязнении почв в зависимости от анионного состава и требует дальнейшего детального изучения.

Ь)

Время, сутки

Рис. 5. Диаграмма распределения относительного загрязнения почвенного раствора (С/Сф) в модели профиля серой лесной почвы: а) А-ЕВ-В, раствор Ы1804; Ь) А-ЕВ-В, раствор N¡(N03)2

Совместный анализ диаграмм электросопротивления, полученных на загрязнённых и чистых (контрольных) моделях позволил вычислить абсолютные значения скоростей миграции ионных форм металлов и фильтрации почвенного раствора (табл. 4). Содержание металлов в твёрдой фазе почв рабочих (С/) и контрольных колонок {Сф,) осуществлялось рентгенофлуоресцентным методом.

Соотношение скоростей миграции и фильтрации меняется в зависимости от горизонта и состава загрязнителя. Однако суммарный показатель загрязнения (2с) обратно пропорционален соотношению скоростей (у^ф), на это указывает достаточно тесная корреляционная связь данных параметров (г = 0,78). Таким образом, чем меньше значение х^/мф, тем сильнее поток ТМ перераспределяется в сторону твёрдой почвенной фазы и тем ниже миграционная способность металлов.

Аккумулирующая способность почвы в отношении ТМ определяется обратимыми процессами адсорбции и ионного обмена и может быть оценена по показателю статической ёмкости (ГОСТ 20255.1-89). Статическая ёмкость - это ёмкость почвы в отношении ТМ при равновесии в данных рабочих условиях. Статическая ёмкость исследуемых почв по отношению к ТМ, вычисленная по экспериментальным данным, характеризуется малыми значениями и не превышает 30 мг-экв/ЮО г почвы: суглинок лёгкий (Сл) - 7,5 мг-экв/100 г; песок связанный (Пев) -3,1 мг-экв/100 г; горизонт А серой лесной почвы - 21,7 мг-экв/100 г; горизонт ЕВ - 6,9 мг-экв/100 г; горизонт В - 8,7 мг-экв/100 г.

Таблица 4

Средние скорости миграции и фильтрации в горизонтах _при загрязнении растворами солей ТМ

№ Загрязнитель Почвенный горизонт Средняя скорость миграции см/суг Средняя скорость фильтрации Уф, см/суг vvV % Суммарный показатель загрязнения (через 16 суг), 1-1 Ф<

1 Zn(N03)2 Сл 0,25 0,30 83,3 46,1

Пев 2,01 2,80 71,8 69,7

Сл 0,37 0,45 82,2 46,9

Zn(N03)2 + Cr(N03)3 Сл 0,27 0,30 90,0 24,6

Пев 2,36 2,80 84,3 29,6

Сл 0,42 0,45 93,3 22,2

2 Zn(N03)2 Пев 1,61 2,10 76,7 38,5

Сл 0,33 0,40 82,5 32,3

Пев 2,39 3,00 79,7 27,4

Zn(N03)2 + Cr(N03)3 Пев 1,75 2,10 83,3 21,4

Сл 0,38 0,40 95,0 20,7

Пев 2,59 3,00 86,3 18,3

3 Zn(N03)2 А 0,53 0,80 66,3 64,1

ЕВ 1,63 1,90 85,8 31,4

В 0,31 0,50 62,0 55,4 .

Zn(N03)2 + Cr(N03)3 А 0,59 0,80 73,8 48,5

ЕВ 1,74 1,90 91,6 14,6

В 0,36 0,50 72,0 45,6

Следовательно, загрязнение твёрдой фазы почвы определяется главным образом её аккумулирующей способностью (статической ёмкостью) в отношении ТМ и меньшими значениями (у</уф). Загрязнение жидкой фазы почв обусловлено продвижением ионов металлов и характеризуется повышенными значениями соотношения скоростей миграции и фильтрации (ул/Уф). Это объясняет характер кривых распределения концентраций ТМ (С/Сф) по глубине профилей и во времени (рис. 3 - 5).

Эффект суммарного загрязнения ТМ является важной особенностью миграции ТМ. В реакциях ионного обмена с почвенным поглощающим комплексом катионы металлов в силу близости химических свойств относительно равноценны, что, по-видимому, обусловливает возникновение конкуренции между ними за обменные позиции. Конкуренция металлов приводит, с одной стороны, к тому, что общее содержание ТМ в почвенном растворе в условиях полиметалльного загрязнения заметно снижается относительно монометалльного, с другой -в условиях полиметалльного загрязнения миграционная способность группы токсичных металлов оказывается выше, чем у отдельно взятых

соединений. Это однозначно фиксируется в экспериментах на основании сравнительного анализа отношения скоростей миграции и фильтрации (у,/гф). В проведенных опытах в условиях полиметалльного загрязнения численные значения отношения v,/^ возрастают на 6 - 19 %, в среднем на 13% по сравнению с монометалльным загрязнением.

Выход ТМ из почвенных колонок с моделью профиля серой лесной почвы (А-ЕВ-В) был оценён по данным химического анализа фильтрата атомно-абсорбционным методом, который за 16 суток в среднем составил 10% от их начальной концентрации в исходных растворах ТМ. При этом в условиях полиметалльного загрязнения выход металлов с фильтратом в 1,9 раз выше, чем в случае монометалльного. Так, в случае загрязнения почвенной колонки нитратами цинка и хрома (рис. 4. а, Ь): выход цинка при моно- и полиметалльном загрязнении в фильтрате составляет примерно 8,0 % (при монометалльном загрязнении) и 14,8 % (при загрязнении соединениями двух металлов).

Глава 4. Выщелачивание ТМ из гальваношлама

Исследование выщелачивания ТМ из гальваношлама проводилось в колонках с песком, предварительно обработанным ацетатно-аммонийным буферным раствором с целью удаления подвижных форм ТМ. На начальных этапах привноса ТМ формируется максимум концентраций ТМ, который в дальнейшем под действием фильтрационных вод смещается в нижележащие горизонты. В средних частях трубок наблюдалось превышение концентрации загрязняющих веществ в равновесном почвенном растворе относительно фонового уровня: для трубок с водой - в 19 раз; для трубок с кислотой - в 11 раз; для трубок с глицином - в 23 раза. Данные замеров электросопротивления свидетельствуют о том, что миграция ионных форм ТМ протекает интенсивно и во времени занимает считанные сутки. Во всех случаях загрязнённый фильтационный поток достигает дна трубки на 3-е -4-е сутки.

Через 12 суток выщелачивания в условиях привноса влаги, соответствующей интенсивности осадков 25 мм/сут, гальваношлам, в случае приливания дистиллированной воды, терял 13,6% от начального количества ТМ; сернокислого раствора - 14,8%; раствора глицина - 17,9%. Согласно расчетам, по абсолютным количествам тяжёлых металлов, выщелачиваемых из шлама, элементы располагаются в следующем порядке: Zn > Cu > Ni > Pb, при этом со временем в гальваношламе, за счет разной интенсивности выщелачивания элементов происходит концентрирование некоторых тяжелых металлов, в частности Сг, что может привести в результате к повышению класса опасности отхода.

Путем интегрирования кривых электропроводности по длине трубок и по времени согласно формуле (7) получены кривые выщелачивания металлов из почв (рис. 6), отражающие количество металлов Д/я(')> перешедшее из отходов в почву к моменту времени (/) в зависимости от

состава приливаемых растворов.

где С{х^)1Сф(х,{) - функция распределения относительного загрязнения песчаного горизонта при выщелачивании ТМ из гальваношлама; Л -высота почвенного слоя (9 см); I - время выщелачивания ТМ из гальваношлама.

Рис. 6. Выщелачивание ТМ из гальваношлама при добавлении: а) дистиллированной воды; б) сернокислого раствора рН=3,0; в) 0,1 М раствор глицина г

На основании полученных графиков выщелачивания (рис. 6) для любого варианта химического состава промывных вод изменение содержания элемента (ТМ) в гальваношламе от времени можно передать экспонентой (8):

М) = 1_Иф(_^.<) . (8)

где - коэффициент, характеризующий интенсивность

выщелачивания металла и рассчитывается по формуле (6).

Согласно расчетам, для каждого из рассматриваемых ТМ характерны определенные значения интенсивности выщелачивания (Рх), которые возрастают в зависимости от приливаемых растворов в ряде: дистиллированная вода —> сернокислый раствор —> раствора глицина (табл. 5). При этом по интенсивности миграции ТМ из гальваношлама, ряд элементов выглядит следующим образом: N1 > РЬ > Си > Zn, т.е. легче всего вымываются компоненты гальваношламов, способные образовывать в кислых условиях разнообразные по составу катионные комплексы -никель и свинец.

Таблица 5

Интенсивность выщелачивания ТМ из гальваношлама (Я,*!О3, сут~') _в зависимости от состава фильтрационных вод

Приливаемый раствор № РЬ Си Ъл

Дистиллированная вода 35,6 27,0 15,6 10,4

Сернокислый раствор (рН=3) 36,5 28,2 17,0 11,5

0,1 М раствор глицина 40,1 28,2 25,1 14,2

Распределения ТМ, выщелачиваемых из шлама, в колонке, имитирующей почвенный профиль серой лесной почвы (рис. 8), имеет сходный характер с распределением Ъл @п+Сг), что, очевидно, обусловлено преобладанием в шламе данных металлов. Соотношения скоростей миграции и фильтрации ТМ из гальваношлама аналогично соотношениям при миграции нитратов Ъъ + Сг. Подобная картина объясняется тем, что при загрязнении почвенной колонки гальваношламом происходит миграция ТМ в условиях полиметалльного загрязнения, приводящего к взаимной конкуренции ТМ за обменные позиции.

Горизонт Средняя скорость миграции у„, см/сут Средняя скорость фильтрации \>Ф, см/сут уУУф, %

А 0,62 0,80 78

ЕВ 1,79 1,90 94

В 0,37 0,50 74

Рис. 8. Диаграмма распределения относительного загрязнения

почвенного раствора (С/Сф) в модели профиля серой лесной почвы (А-ЕВ-В), загрязнённой гальваношламом

Сходство параметров распределения ТМ по почвенному профилю как для специально выбранных загрязнителей (растворы нитратов Zn, РЬ, Сг), так и реально существующих (гальваношлам) загрязнителей позволяет сделать вывод о том, что для моделирования поведения и динамики ТМ, поступаемых в почву из различных отходов производства, по-видимому, достаточно использовать соли нескольких преобладающих в них элементов-загрязнителей.

Глава 5. Исследование миграции ТМ из гальваношлама в условиях полевого эксперимента

В процессе исследования миграции ТМ в условиях полевого эксперимента установлено, что из гальваношлама в почву переходит значительная часть тяжёлых металлов. Уже за год шлам утратил в среднем около 50% от исходного запаса тяжёлых металлов (табл. 6).

Таблица 6

Интенсивность выщелачивания ТМ из гальваношлама в полевых условиях

Параметр № РЬ Си гп

Валовые количества металла, внесённые с шламом на поверхность почвы, г/м2 48,3 5,0 127,5 1387,8

Доля металла, перешедшее из шлама в почву, % 59,2 54,2 46,8 41,6

Коэффициент, характеризующий интенсивность выщелачивания металла Рх*103, сут-1 6,6 6,0 3,4 2,5

Установлено, что выщелачивание ТМ из гальваношлама происходит неравномерно по времени. Так, повышение концентраций ТМ в верхних почвенных горизонтах отмечено уже через 2 месяца, пик загрязнения почвенных профилей фиксируется через 440 сут. Расчеты показывают, что миграция ТМ из гальваношлама в почву полигона отличается высокой интенсивностью (Рх ~ 10~3 сут'1).

По абсолютному количеству тяжёлых металлов, выщелачиваемых из исследуемого шлама, ТМ располагаются в следующем порядке: Zn > Си > N1 > РЬ. Эти элементы являются ведущими, так как на их долю в суммарном потоке тяжёлых металлов в условиях эксперимента приходится около 70%. Однако по интенсивности миграции ТМ из гальваношлама этот ряд выглядит иначе: "№ > РЬ > Си > Zn, то есть на первое место выходят элементы, наиболее интенсивно мигрирующие в кислых окислительных условиях.

В полигоне наблюдается выраженная вертикальная миграция элементов при преобладающем нисходящем потоке кислых почвенных растворов (4,1<рН<4,6), усиливающих интенсивность выщелачивания ТМ.

Вертикальная дифференциация ТМ контрастная, имеет четкую пространственную связь с источником загрязнения (рис. 8). ТМ не связываются прочно почвенной массой, поэтому загрязнение смещается в нижележащие горизонты, особенно на начальных этапах выщелачивания, когда шлам утратил около половины начального запаса ТМ.

Изменение валового содержания ТМ по почвенному профилю полигона происходит крайне неравномерно во времени. На начальных стадиях эксперимента (на 79 сут) наблюдается незначительное увеличение ТМ в поверхностном горизонте (А).

При последующем отборе проб (на 338 сут), было выявлено некоторое уменьшение валового содержания РЬ, Хп, Си, N1 на границе горизонтов А и ЕВ и возрастание в нижележащем горизонте В. Полученный эффект, по-видимому, связан с поглощением ТМ растительностью и микроорганизмами в поверхностном горизонте (поскольку степень загрязнения не превышает критических значений, ТМ поступившие в почву из гальваношлама выступают в качестве микроэлементов, увеличивая тем самым активность биоты), а также с их вымыванием нисходящими потоками кислых и слабокислых почвенных растворов. При этом, согласно результатам анализов, в гальваношламе к рассматриваемому периоду времени содержание ТМ уменьшилось до двух раз.

При последующих измерениях распределения ТМ (на 440 сут) был выявлен значительный рост загрязнения гумусового горизонта А, а также горизонта В, т.е. когда большая часть металлов уже перешла из отходов в почву в процессе выщелачивания. При этом в горизонте ЕВ зафиксированы локальные минимумы концентраций и значительные колебания валового содержания ТМ не наблюдались.

РЬ

гп

Рис. 8. Распределение коэффициента концентрации ТМ (С/Сф) по почвенному профилю полигона в различный момент времени

Отбор проб, проведённый на 712 сут эксперимента показал снижение уровней загрязнения почвенного профиля, однако характер распределения ТМ не претерпел существенных изменений.

Данные лабораторных и полевых исследований дают взаимосвязанную картину распределения ТМ в профиле серой лесной почвы. Твёрдая фаза супесчаного горизонта ЕВ серой лесной почвы в условиях полевого эксперимента характеризуется минимальным превышением валового содержания тяжелых металлов. В то же время в лабораторных экспериментах выявлено, что наивысшие уровни загрязнения почвенного раствора наблюдаются в горизонте ЕВ, для которого фиксируются максимальные значения соотношения скоростей миграции и фильтрации (уУУф), то есть в супесчаном горизонте ЕВ серой лесной почвы металлы в

условиях полиметалльного загрязнения проявляют наибольшую миграционную способность.

Полевые исследования подтвердили результаты лабораторных опытов о неравномерном характере перераспределения ТМ в почвенном профиле. Согласно расчётам, уровень полиметалльного загрязнения почв динамичен, а поток ТМ не ограничивается верхним горизонтом серой лесной почвы, тем самым, создавая реальную угрозу загрязнения грунтовых вод.

ВЫВОДЫ

1.Для характеристики миграции ТМ в системе «промышленные отходы - почва» предложено использовать показатель отношения скоростей миграции ионных форм металлов и фильтрации почвенного раствора (уУУф), вычисляемый по данным измерения электросопротивления почвенного раствора, и характеризующий перераспределение ТМ между жидкой и твёрдой почвенными фазами.

2. В моделях профиля серой лесной почвы и горизонтов различного гранулометрического состава распределение ионов тяжелых металлов, вносимых в солевой форме, характеризуется динамичностью и непостоянством параметров загрязнения, что приводит к существенной дифференциации металлов по глубине. Наибольшее загрязнение продвигающегося раствора отмечается в горизонтах с максимальными значениями соотношения скоростей миграции и фильтрации (гуу^), вычисленных с помощью замеров электросопротивления.

3. При полиметалльном загрязнении (солями Ъп и Сг) снижается поглощение ТМ твёрдой почвенной фазой, а численные значения отношения ч^ф возрастают, по сравнению с монометалльным загрязнением.

4. Содержание ТМ в шламовых отходах в зависимости от времени убывает экспоненциально, что подтверждается прямыми измерениями содержания ТМ в гальваношламе и данными замеров электросопротивления в модельных опытах. При этом интенсивность выщелачивания (Рх) для различных ТМ разная: наиболее интенсивно выносятся N1 и РЬ.

5. В условиях полевого эксперимента в профиле серой лесной почвы наибольшую подвижность ТМ проявляют в горизонте ЕВ, а их поглощение происходит преимущественно в горизонтах А и В, что соответствует результатам опытов, проведённых с растворами солей ТМ и с гальваношлмамом на моделях профиля серой лесной почвы. За первый год в полевых условиях из шлама переходит в почву до 50% от исходного запаса тяжёлых металлов.

ёмкостью твёрдой почвенной фазы (не более 30 мг-экв/100 г почвы) и неравномерным распределением по глубине нисходящего потока кислого почвенного раствора.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Груздков Д.Ю., Ширкин J1.A., Трифонова Т.А. Оценка миграции тяжелых металлов в почвах // Вестник МГУ, 2009, № 4.

2. Груздков Д.Ю., Ширкин JI.A., Трифонова Т.А. Оценка миграции тяжелых металлов в почвах // ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ: Труды 5-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой; Владим. гос. ун-т. Владимир, 2009. С. 178 - 183 с. - ISBN 978-5-93907-039-3.

3. Leonid Shirkin, Tatiana Trifonova, Nina Selivanova, Dmitry Gruzdkov The heavy metals migration from industrial wastes in soils // The 4th International Conference on Soils of Urban, Industrial, Traffic, Mining and Military Areas (SUITMA) 18 - 25, October, 2007, Nanjing, China. Programme, Abstracts & Participant list. P. 178.

Подписано в печать:

26.02.2010

Заказ № 3332 Тираж - 120 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Груздков, Дмитрий Юрьевич

Общая характеристика работы.

1. Проблема загрязнения почв соединениями тяжелых металлов.

1.1. Шламовые отходы гальванических производств.

1.2. Миграция тяжёлых металлов.

1.2.1. Химические аспекты миграции ТМ.

1.2.2. Биогеохимические аспекты миграции ТМ.

1.2.3. Геохимические аспекты миграции ТМ в ландшафте.

1.3. Внутренние и внешние факторы миграции химических элементов.

2. Объекты и методы исследований.

2.1. Объекты исследований.

2.2. Методы исследований.

3. Миграция ТМ, вносимых в почву в форме растворов солей.

3.1. Миграция ТМ в минеральных горизонтах разного гранулометрического состава.

3.2. Миграция ТМ в профиле серой лесной почвы.

3.3. Оценка миграции ТМ в почвенных горизонтах.

3.4. Содержание валовых и подвижных форм ТМ в экспериментальных почвенных колонках.

4. Выщелачивание ТМ из гальваношлама.

4.1. Выщелачивание ТМ из гальваношлама.

4.2. Миграция ТМ из гальваношлама в профиле серой лесной почвы

5. Исследование миграции ТМ из гальваношлама в условиях полевого эксперимента.

5.1. Содержание ТМ в гальваношламе в течение полевого эксперимента.

5.2. Миграция ТМ в профиле серой лесной почвы в течение полевого эксперимента.

Выводы.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах"

Актуальность работы. Прогрессирующее антропогенное загрязнение почв - особо важная современная проблема. Многочисленное несанкционированное складирование промышленных отходов, применение химикатов и удобрений, влияние крупных промышленных центров обусловили опасное загрязнение почв, в первую очередь тяжёлыми металлами (ТМ). Тяжёлые металлы - это в основном политропные яды, которые с относительно небольшой избирательностью накапливаются в разных органах и тканях и дают широкий спектр трудно диагностируемых патологий. Опасность отравления ТМ возросла в последние 20-30 лет из-за многочисленных локальных (импактных) техногенных поступлений тяжёлых металлов. Отсутствие специально оборудованных полигонов приводит к тому, что предприятия складируют промышленные отходы на собственной территории и на несанкционированных полигонах и свалках. Как правило, существующие хранилища и промплощадки не приспособлены для хранения отходов, содержащих ТМ. В результате возникают источники вторичного загрязнения окружающей среды и техногенных полиметалльных аномалий ТМ.

Одним из наиболее распространенных видов промышленных отходов являются гальваношламы и осадки от нейтрализации сточных вод гальванических производств, содержащие комплекс соединений ТМ. Объемы таких отходов достаточно велики, а коэффициент использования мал, что связано со сложностью состава и высоким содержанием в них опасных токсикантов. Для Владимирской области проблема гальваношламов является весьма актуальной. В структуре накопления опасных отходов (1-5 классов опасности) на территории предприятий отходы гальванических производств занимают более 35%.

Цели и задачи исследований. Цель данной работы -исследовать особенности миграции тяжёлых металлов в серой лесной почве при загрязнении гальваношламом.

Задачи исследования:

- экспериментально смоделировать и выявить особенности миграции ТМ в почвах из гальваношламов сложного состава;

- провести исследование миграции ТМ из гальваношламов в серых лесных почвах в полевых условиях на искусственном полигоне.

Научная новизна работы. Впервые в условиях модельного эксперимента изучены особенности миграции тяжелых металлов в почвах по соотношению скоростей миграции ТМ и фильтрации раствора (уА Дф), проходящего через почвенный профиль, определяемых с помощью замеров электросопротивления.

Практическая значимость работы. Результаты работы позволяют контролировать и прогнозировать продвижение загрязнителей по почвенному профилю. Предложен экспресс-метод для определения параметров миграции ТМ в системе «промышленные отходы -почва». Экспериментально показана опасность локальных загрязнений почв гальваношламом. Метод определения параметров миграции ТМ может быть использован при экспертных работах, прогнозировании экологического риска и при организации почвенно-экологического мониторинга.

Апробация работы. По материалам диссертации опубликовано 3 работы:

1. Груздков Д.Ю., Ширкин Л.А., Трифонова Т.А. Оценка миграции тяжелых металлов в почвах // Вестник МГУ, 2009, № 4. В печати.

2. Груздков Д.Ю., Ширкин Л.А., Трифонова Т.А. Оценка миграции тяжелых металлов в почвах // ЭКОЛОГИЯ РЕЧНЫХ БАССЕЙНОВ: Труды 5-й Междунар. науч.-практ. конф. / Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой; Владим. гос. ун-т. Владимир, 2009. С. 178 - 183 с. - ISBN 978-5-93907-039-3.

3. Leonid Shirkin, Tatiana Trifonova, Nina Selivanova, Dmitry Gruzdkov The heavy metals migration from industrial wastes in soils // The 4th International Conference on Soils of Urban, Industrial, Traffic, Mining and Military Areas (SUITMA) 18-25, October, 2007, Nanjing, China. Programme, Abstracts & Participant list. P. 178.

Объём и структура работы. Диссертация изложена на 145 страницах машинописного текста, включает 29 таблиц и 34 рисунка. Работа состоит из введения, 5 глав, выводов, списка литературы и приложений. Список литературы содержит 223 наименования работ отечественных и зарубежных авторов.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Груздков, Дмитрий Юрьевич

Выводы

1.Для характеристики миграции ТМ в системе «промышленные отходы - почва» предложено использовать показатель отношения скоростей миграции ионных форм металлов и фильтрации почвенного раствора (\/,./\/ф), вычисляемый по данным измерения электросопротивления почвенного раствора, и характеризующий перераспределение ТМ между жидкой и твёрдой почвенными фазами.

2. В моделях профилей различного механического состава распределение ионов тяжелых металлов, вносимых в солевой форме, характеризуется динамичностью и непостоянством параметров загрязнения, что приводит к существенной дифференциации металлов по глубине. Наибольшее загрязнение продвигающегося раствора отмечается в горизонтах с максимальными значениями соотношения скоростей миграции и фильтрации (уг/уф), вычисленных с помощью замеров электросопротивления.

3. При полиметалльном загрязнении (солями 7.х\ и Сг) снижается поглощение ТМ твёрдой почвенной фазой, а численные значения отношения \/,./1/ф возрастают, по сравнению с монометалльным загрязнением.

5. В условиях полевого эксперимента в профиле серой лесной почвы наибольшую подвижность ТМ проявляют в горизонте ЕВ, а их поглощение происходит преимущественно в горизонтах А и В, что соответствует результатам опытов, проведённых с растворами солей ТМ и с гальваношлмамом на моделях профиля серой лесной почвы. За первый год в полевых условиях из шлама переходит в почву до 50 % от исходного запаса тяжёлых металлов.

6. Особенности миграции тяжёлых металлов в профиле серой лесной почвы при загрязнении гальваношламом определяются высокой интенсивностью выщелачивания ТМ (Рх ~ 10~3 сут"1), низкой статической ёмкостью твёрдой почвенной фазы (не более 30 мг-экв/100 г почвы) и неравномерным распределением по глубине нисходящего потока кислого почвенного раствора.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Груздков, Дмитрий Юрьевич, Москва

1. Алексеев Ю. В. Тяжёлые металлы в почвах и растениях. - П.: Агропромиздат, 1987. - 142 с.

2. Алексеенко В. А. Геохимия ландшафта и окружающая среда. -М.: Недра, 1990.- 142 с.

3. Аржанова В. С., Елпатьевский П. В. Геохимия ландшафтов и техногенез. М.: Наука, 1990. - 196 с.

4. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. М.: Высш.шк., 1981 -679с.

5. Ачкасов А. И. Распределение микроэлементов в агроландшафтах Московской области. Авт-т канд. дисс. -М.: МГУ, 1987.-24 с.

6. Бабьева И. П., Зенова Г. М. Биология почв. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1983. -248 с.

7. Баклан В. Ю., Колесникова И. П. Электрохимическая очистка гальваностоков и утилизация полученных осадков / Сборник статей «Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды». Одесса, 1997.

8. Батоян В. В., Вшивцев В. С., Касимов Н. С. и др. Биогеохимическая оценка состояния природной среды. Тр. Биогеохим. лаб. т. 21. -М.: Наука, 1990. с. 108-125.

9. Бек Р. Ю. Воздействие гальванотехнических производств на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба. Новосибирск: Изд-во ГПНТБ СО РАН, 1991. - 88 с.

10. Большаков В. А., Кахнович 3. Н., Сорокин С. Е. Методы анализа растительных проб на содержание тяжёлых металлов. //Агрохимия, 1997, №9, с.78-86.

11. Бреус И. П., Садриева Г. Р. Миграция тяжёлых металлов с инфильтрационными водами в основных типах почв Среднего Поволжья. //Агрохимия, 1997, №6, с. 56-64.

12. Буренков Э. К., Гинзбург Л. Н., Грибанова Н. К. и др. Комплексная эколого-геохимическая оценка техногенного загрязнения окружающей природной среды. М.: Прима-пресс, 1997. -73 с.

13. Бутовский Р. О. Тяжёлые металлы в жужелицах (Coleóptera, Carabidae). //Агрохимия, 1997, №11, с. 78-86.

14. Вадюнина А. Ф., Корчагина 3. А. Методы исследования физических свойств почв и грунтов. Изд. 2-е. Учеб. пособие для студентов вузов (специальность «Агрохимия и почвоведение»). М.: «Высшая школа», 1973. - 399 с.

15. Вадюнина А.Ф., Корчагина З.А. Методы исследования физических свойств почв. М.: Агропромиздат, 1986. - 416 с.

16. Вальков В. Ф., Колесников С. И., Казеев К. Ш. Влияние загрязнения тяжёлыми металлами на фитотоксичность чернозёма. //Агрохимия, 1997, №6, с. 50-55.

17. Вальков В. Ф., Колесников С. И., Казеев К. Ш., Тащиев С. С. Влияние загрязнения тяжёлыми металлами на микроскопические грибы и Azotobacter. // Экология, 1997, №5, с. 388-390.

18. Варенцов В. В., Прокофьев В. К. Извлечение цветных металлов из разбавленных растворов гальванохимических и гидрометаллургических производств. // Цветная металлургия, 1990, №12, с.12.

19. Васильев В. П. Аналитическая химия. В 2 ч.: Учебн. для химико-технол. спец. вузов. М.: Высш. шк., 1989. - 320 с.

20. Васильевская В. Д. Оценка устойчивости тундровых мерзлотных почв к антропогенным воздействиям. Вестн. Моск. ун-та. Сер. 17. Почвоведение, 1996, №1, с. 27-35.

21. Водяницкий Ю. Н., Добровольский В. В. Железистые минералы и тяжёлые металлы в почвах. М.: Почвенный институт им. Докучаева РАСХН, 1998.

22. Водяницкий Ю. Н., Изучение тяжелых металлов в почвах. -М. Почвенный институт им. Докучаева РАСХН, 2005.

23. Водяницкий Ю. Н., Тяжелые и сверхтяжелые металлы и металлоиды в загрязненных почвах. М. Почвенный институт им. Докучаева РАСХН, 2009.

24. Водяницкий Ю. Н., Тяжелые металлы и металлоиды в почвах. М. Почвенный институт им. Докучаева РАСХН, 2008.

25. Волкова В. Г., Давыдова Н. Д. Техногенез и трансформация ландшафтов. Новосибирск: Наука, 1987. - 190 с.

26. Воробьёва А. Л., Лобанова Е. А., Новых Л. Л. и др. Геохимия тяжёлых металлов в природных и техногенных ландшафтах. Под ред. М. А. Глазовской. М.: Изд-во МГУ, 1983. - 196 с.

27. Воронин А. Д. Основы физики почв. М.: Изд-во МГУ, 1986. -244 с.

28. Временные методические рекомендации по проведению инвентаризации мест захоронения и хранения отходов в российской федерации. М.: Министерство охраны окружающей среды и природных ресурсов РФ, 1995. - 12 с.

29. Временный классификатор токсичных промышленных отходов и методические рекомендации по определению класса токсичности промышленных отходов. Москва, 1987.

30. Гаврилова И. П., Касимов Н. С. Практикум по геохимии ландшафта. М.: Изд-во МГУ, 1989. - 72 с.

31. Галиулин Р. В., Башкин В. Н., Галиулина Р. Р., Кухарски Р., Малковски Е., Мархивинска Е. Влияние эффектов фитоэкстракции на ферментативную активность почвы, загрязнённой тяжёлыми металлами. //Агрохимия, 1998, №7, с. 77-86.

32. Геннадиев А. Н., Солнцева Н. П., Герасимова М. П. О принципах группировки и номенклатуры техногенно-изменённых почв. // Почвоведение, 1992, №2, с. 49-60.

33. Геохимические исследования городских агломераций. Отв. ред. Э. К. Буренков, В. В. Иванов. М.: ИМГРЭ, 1998. - 166 с.

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

35. Глазовская М. А. Методологические основы оценки эколого-геохимической устойчивости почв к техногенным воздействиям. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1997. - 102 с.

36. Глазовская М. А. Теория геохимии ландшафтов в приложении к изучению техногенных потоков рассеяния и анализу способности природных систем к самоочищению. // Техногенные потоки веществ в ландшафтах и состояние экосистем. М.: МГУ, 1981. - с. 7-41.

37. Голубев Г. Н. Геоэкология. М.: Геос, 1999. - 338 с.

38. ГОСТ 16263-70. Метрология. Термины и определения. 60 с.

39. ГОСТ 17.4.1.02-83. Охрана природы. Почвы. Классификация химических веществ для контроля загрязнения. 4 с.

40. ГОСТ 17.4.1.03-84. Охрана природы. Почвы. Термины и определения химического загрязнения. 5 с.

41. ГОСТ 17.4.2.01-81. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния. 4 с.

42. ГОСТ 17.4.3.01-83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. 4 с.

43. ГОСТ 17.4.3.03-85. Охрана природы. Почвы. Общие требования к методам определения загрязняющих веществ. -2 с.

44. ГОСТ 17.4.3.06-86. Охрана природы. Почвы. Общие требования к классификации почв по влиянию на них химических загрязняющих веществ. 5 с.

45. ГОСТ 17.4.4.02-84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического, гельминтологического анализа. 11 с.

46. Губер А. К., Шеин Е. В., Ван Ицюань, Умарова А. Б. Экспериментальное обеспечение математических моделей переноса воды в почвах, оценка адекватности и надёжности прогноза.// Почвоведение, 1998, №9, с. 1127-1138.

47. Деева Н. Ф., Керженцев А. С. Методические проблемыпочвенно-экологического картографирования.

48. Почвоведение, 1998, №9, с. 1112-1118.

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

50. Добровольский В. В. Основы биогеохимии. М.: Высш. шк.,1998.-413 с.

51. Добровольский Г. В., Никитин Е. Д. Функции почв в биосфереи экосистемах. М.: Наука, 1990. - 261 с.

52. Доспехов Б. А. Методика полевого опыта. 5-е изд., доп. иперераб. М.: Агропромиздат, 1985. - 351 с.

53. Дубровина И. В. Агрогенетическая характеристика серых лесных почв Владимирского Ополья. Автореф. дис.канд. с. х. наук. М., 1988.-24 с.

54. Дубровина И. В. Градусов Б. П. Химико-минералогическая характеристика почв Владимирского Ополья. // Почвоведение, 1993, №3, с. 61-73.

55. Евсеев А. В. Эколого-геохимический анализ изменения состояния природной среды севера Евразии. М.: МГУ, докт. дисс., 1992.-260 с.

56. Елпатьевский П. В. Геохимия миграционных потоков в природных и природно-техногенных геосистемах. М.: Наука, 1993.-266 с.

57. Еремина О. Ю., Бутовский Р. О. Биохимические аспекты влияния тяжёлых металлов на беспозвоночных животных. // Агрохимия, 1997, №6, с. 80-91.

58. Запольский А. П., Образцов В. В. Комплексная переработка сточных вод гальванопроизводства. Киев: Техника, 1989.-224 с.

59. Зейдельман Ф. Р., Никифорова А. С. Мп-Ре конкреции почв и их изменения под влиянием оглеения на почвообразующих породах разного генезиса. // Почвоведение, 1998, №8, с. 901-909.

60. Иванов А. Л., Чернов О. С., Карпова Д. В. Приёмы окультуривания серых лесных почв Владимирского Ополья. М.: Изд-во МГУ, 2000. - 118 с.

61. Иванов В. В. Экологическая геохимия элементов: Справочник: В 6 кн./ Под ред. Э. К. Буренкова. Кн. 4: Главные с1-элементы. - М.: Экология, 1995.

62. Иванов М. Г., Кашин В. К. Марганец и медь в почвах Забайкалья. // Почвоведение, 1998, №4, с. 423-426.

63. Ильин В. Б. Буферные свойства почвы и доступный уровень её загрязнения тяжёлыми металлами. // Агрохимия, 1997, №11, с. 65-70.

64. Ильин В. Б. Мониторинг тяжёлых металлов применительно к крупным промышленным городам. //Агрохимия, 1997, №4, с. 81-86.

65. Ильин В. Б. Оценка буферности почв по отношению к тяжёлым металлам. //Агрохимия, 1995, №1, с. 109-113.

66. Ильин В. Б. Система показателей для оценки загрязнённости почв тяжёлыми металлами. // Агрохимия, 1995, №1, с. 9499.

67. Ильин В. Б. Тяжёлые металлы в системе почва растения. -Новосибирск: Наука, 1991. - 151 с.

68. Ильин В. Б., Сысо А. И., Конарбаева Г. А., Байдина Н. Л. // К экологической обстановке в Новосибирске: тяжёлые металлы в местных почвах и огородных культурах. // Агрохимия, 1997, №3, с. 76-83.

69. Информационные проблемы изучения биосферы: Сб. науч. тр. Под ред. А. А. Воронова, В. В. Бугровского. М.: Наука, 1992. - 186 с.

70. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. М.: Мир, 1989. - 439 с.

71. Кабиров Р. Р., Сагитова А. Р., Суханова Н. В. Разработка и использование многокомпонентной тест системы для оценки токсичности почвенного покрова городской территории. // Экология, 1997, №6, с. 408-411.

72. Кайгородова С. Ю., Воробейчик Е. Л. Трансформация некоторых свойств серых лесных почв под выбросом медеплавильного комбината. // Экология, 1996, №3, с. 187— 193.

73. Карпухин А. И. Комплексные соединения гумусовых кислот с тяжёлыми металлами. // Почвоведение, 1998, №7, с. 840844.

74. Кахнович 3. Н. Анализ суспендированного растительного материала на содержание тяжёлых металлов методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии. //Агрохимия, 1998, №1, с. 78-83.

75. Каяк Г. Л. и др. Способ обезвреживания хромсодержащих отходов гальванического производства. Владивосток: Дальневосточный технический университет, 1993. - 42 с.

76. Ключков С. Я. и др. Нейтрализация сточных вод в гальваническом производстве. М.: Химия, 1979. - с.70.

77. Колесников С. И., Казеев К. Ш., Вальков В. Ф. Влияние загрязнеия тяжёлыми металлами на эколого-биологические свойства чернозёма обыкновенного. // Экология, 2000, №3, с. 193-201.

78. Копцик Г. Н., Недбаев Н. П., Копцик С. В., Павлюк И. Н. Загрязнение почв лесных экосистем тяжёлыми металлами под влиянием атмосферных выбросов комбината «Печенганикель». //Почвоведение, 1998, №8, с. 988-995.

79. Крайнов С. Р., Швец В. М. Гидрогеохимия. - М.: Недра, 1992.-464 с.

80. Кубаткина Н. В. Исследование и разработка технологии комплексной утилизации солевых алюмосодержащих шлаков. Автореф. канд. техн. наук. Брянск, 2000. - 18 с.

81. Кузнецов В. К., Санжарова Н. И. Горизонтальная миграция искусственных радионуклидов при различной степени задернованности поверхности почв. // Экология, 1997, №2, с. 150-152.

82. Куст Г. С. и др. Почвы национального парка «Мещёра» и их генетические особенности. М.: Изд-во Московского университета, 2000. - 141 с.

83. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология. М.: Высш. шк., 1990. - 520 с.

84. Лабораторные исследования внешней среды. Под ред. докт. мед. наук А. В. Павлова. Киев: Здоров'я, 1978. -312 с.

85. Ландшафтно-геохимические основы фонового мониторингаприродной среды. Под ред. М.А. Глазовской и Н.С. Касимова. М.: Наука, 1989 - 264с.

86. Лебедева Л. А., Лебедев С. Н., Едемская Н. Л., Графская Г. А. Влияние известкования и органических удобрений на содержание кадмия в растениях. //Агрохимия, 1997, №10, с. 45-51.

87. Лебедева Л. А., Лебедев С. Н., Едемская Н. Л., Графская Г. А. Влияние известкования и органического удобрения на содержание свинца в сельскохозяйственных культурах. // Агрохимия, 1998, №3, с. 62-66.

88. Лидин Р. А., Аликберова Л. Ю., Логинова Г. П.

89. Неорганическая химия в вопросах. М.: Химия, 1991. - 256 с.

90. Линник П. Н., Набиванец Б. И. Формы миграции металлов впресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 270 с.

91. Литвак Ш. И., Шевцова Л. К., Романенков В. А., Явтушенко В.

92. Е., Варламов В. А. Агроэкологический полигон новая форма агрохимического полевого эксперимента. // Агрохимия, 1997, №5, с. 89-95.

93. Лурье Ю. Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М.: Химия, 1984. - 448 с.

94. Майстренко В. Н., Хамитов Р. 3., Будников Г. К. Эколого-аналитический мониторинг супертоксикантов. М.: Химия,1996.-319 с.

95. Макарычев С. В., Мазиров М. А. Физические основы экологии: учебное пособие. Владимир: Изд-во ВНИИСХ, 2000. - 244 с.

96. Макеев А. О., Дубровина И. В. География, генезис и эволюция почв Владимирской области. // Почвоведение, 1990, №7, с. 5-25.

97. Международный симпозиум «тяжёлые металлы в окружающей среде». //Агрохимия, 1997, №6, с. 94-96.

98. Меркушева М. Г., Убугунова В. И., Убугунов Л. Л. Биопродуктивность и содержание макро- и микроэлементов в наземной и подземной фитомассе пойменных остепнённых лугов в бассейне реки Селенги. // Агрохимия,1997, №1, с. 28-35.

99. Методические указания по определению тяжёлых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. М.: ЦИНАО, 1989.-62 с.

100. Миграция загрязняющих веществ в почвах и сопредельных средах. Под ред. В. А. Борзилова, С. Г. Малахова. Л: Гидрометеоиздат, 1989. - 365 с.

101. Минеев В. Г., Гомонова Н. Ф., Зенова Г. М., Скворцова И. Н. Влияние длительного применения средств химизации на агрохимические микробиологические свойства дерново-подзолистой почвы. //Агрохимия, 1998, №5, с.5-12.

102. Мотузова Г. В., Соединение микроэлементов в почвах: системная организация, экологическое значение, мониторинг. М.: Эдиториал УРСС ,1999, 166 с.

103. Мур Дж. В., Рамамурти С. Тяжёлые металлы в природных водах. М.: Мир, 1987. - 286 с.

104. Мухленов И. П. Горштейн А. Е., Тумаркина Е. С. Основы химической технологии. Под ред. И. П. Мухленова. М.: Высш. шк., 1991. -463 с.

105. Наумов Ю. И., Ганженко Т. С. и др. Перспективы организации промышленной переработки гальваношламов. / Тезисы докладов научно-практической конференции «Решение экологических проблем г.Москвы» 14-16 дек. 1994. -М., 1994, с. 187-189.

106. Несвижская Н. И., Сает Ю. Е., Геохимические принципы выделения предельно допустимых концентраций химических элементов в почвах. В кн.: Миграция загрязняющих веществ в почвах. - Л.: Гидрометеоиздат, 1985.

107. Николаева Т. Д., Колесникова В. А. Извлечение цветных металлов из шламов гальванических производств / Тез. докладов конференции «Обезвреживание и утилизация твердых отходов». Пенза, 1991, с. 51-53.

108. Новицкий П. В., Зограф И. А. Оценка погрешностей результатов измерений. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат, 1991. - 304 с.

109. О состоянии окружающей природной среды и здоровья населения Владимирской области в 1999 году. // Ежегодный доклад администрации Владимирской области и управления природопользования. Владимир, 2000.

110. Обухов А. И. и др. Научные основы разработки ПДК тяжёлых металлов в почвах. Тяжёлые металлы в окружающей среде. - М.: Изд-во Моск. ун-та, 1980. - с. 20-28.

111. Орлов Д. С. Химия почв: учебник, 2-е издание, переработанное и дополненное. М.: Изд-во МГУ, 1992. -400 с.

112. Отчёт о гидрохимическом мониторинге состояния поверхностных вод Владимирской области за 1996 г. -Владимир: МПР РФ, Владимиркомвод, 1997.

113. Панкова Е.И., Новикова А.Ф. Карта почвенно-агроэкологического районирования сельскохозяйственных земель России.//Экология, 1998, №1,с.28-35.

114. Перельман А. И. Геохимия. М.: Высшая школа, 1989. - 598с.

115. Перельман А. И., Касимов Н. С. Геохимия ландшафта: Учебное пособие. Издание 3-е, перераб. и доп. М.: Астрея-2000, 1999.-768 с.

116. Перельман А.И. Очерки геохимии ландшафта. М.: Географгиз, 1955.-392с.

117. Потатуева Ю. А., Русаков Н. В., Прищеп Е. Г., Сидоренкова Н. К., Леонидова Т. В., Григорьева Т. И. Влияние кадмия на урожай сельскохозяйственных культур и накопление этого элемента в почвах и растениях. Агрохимия, 1998, №3, с. 5361.

118. Почвенно-экологический мониторинг и охрана почв: Учеб. пособие. Под ред. Д. С. Орлова, В. Д. Васильевской. М.: Изд-во МГУ, 1994.-272 с.

119. Почвы Владимирской области. // Технический отчёт МСХ РСФСР, Росземпроект, институт Центригипрозём Владимирский филиал. Владимир, 1984.

120. Протасов В. Ф., Молчанов А. В. Экология, здоровье и природопользование в России. М.: Финансы и статистика, 1995.-524 с.

121. Пустовой И. В., Филин В. И., Корольков А. В. Практикум по агрохимии. Под ред. И. В. Пустового. М.: Колос, 1995. -336 с.

122. Пуховский А. В. Рентгенофлуоресцентное определение тяжёлых металлов и мышьяка в стандартных почвенных образцах. //Агрохимия, 1997, №11, с. 71-77.

123. Реймерс Н. Ф. Экология. М.: Россия молодая, 1994. - 367 с.

124. Родионов А. И. и др. Оборудование, сооружения, основы проектирования химико-технологических процессов защиты биосферы от промышленных выбрасов. М.: Химия, 1985. -352 с.

125. Родионов А, И. и др. Техника защиты окружающей среды. -М.: Химия, 1989.-512 с.

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

127. Сборник методик по определению ТМ в почвах, тепличных грунтах и продукции растеневодчества. М.: Московская сельскохозяйственная академия им. Темирязева, 1998 г. -97 с.

128. Свинец в окружающей среде. Под ред. В. В. Добровольского. -М.: Наука, 1987.-181 с.

129. Селиванова Н. В., Смотрова С. П., Трифонова Т. А. Локальная очистка сточных вод гальванического производства с утилизацией цветных металлов. / Сборник статей «Экологичность технологических процессов и охрана окружающей среды». Одесса, 1997. -157 с.

130. Селиванова Н. В., Трифонова Т. А. Утилизация гальваношламов // Повышение технического уровня горнометаллургических предприятий Казахстана. Усть-Каменогорск: ВНИИцветмет, 2000, с. 248-252.

131. Синельников В. А. Очистка сточных вод в гальванотехнике. -М.: Машиностроение, 1982. 174 с.

132. Смирнов Д. Н., Генкин В. Е. Очистка сточных вод в процессах обработки металлов. М.: Металлургия, 1980. -195 с.

133. Смирнова В. М. Разработка технологии энергосберегающей и экологически безопасной комплексной утилизации медьсодержащих гальваношламов. Авт-т дис. канд. техн. наук. Пенза, 2000. - 19 с.

134. СНиП 2.01.85. Полигоны по обезвреживанию и захоронению промышленных отходов. Основные положения по проектированию. (Утверждены постановлением Госстроя СССР от 26.06.85 г. №98).

135. Солнцева Н. П. Добыча нефти и геохимия природных ландшафтов. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. - 376 с.

136. Справочник биохимика: Пер. с англ./ Дорсон Р., Эллиот Д., ЭллиотУ., Джонс К. М.: Мир, 1991. - 544 с.

137. Степанюк В. В. Влияние высоких доз свинца на элементный состав растений. //Агрохимия, 1998, №7, с. 69-76.

138. Степанюк В. В. Влияние соединений кадмия на урожай и элементарный состав сельскохозяйственных культур. // Агрохимия, 1998, №6 ,с. 74-79.

139. Строганова M. Н. Городские почвы: генезис, систематика и экологическое значение. Авт-т докт. дисс. М.: МГУ, 1998. -71 с.

140. Сысо А. И. Использование соотношения Cr:Ni в мониторинге загрязнения природной среды. // Агрохимия, 1998, №4, с. 76-83.

141. Тезисы докладов ill съезда докучаевского общества почвоведов (11-15 июля 2000 г., Суздаль): Кн. 2. М.: РАН, 2000.

142. Трифонова Т. А., Романов В. В. Почвенно-ландшафтное районирование Владимирского Ополья: история изучения и современные подходы. // Почвоведение, №9, 2000, с. 47-54.

143. Трифонова Т. А., Чеснокова С. М., Васильева Н. В., Гришина

144. Тютюнник Ю. Г., Горлицкий Б. А. Факторный анализ геохимических особенностей почв городов Украины. // Почвоведение, 1998, №1, с. 100-109.

145. Файза Салама Али Салама, Мустафа Мовад Абузид Влияние органических удобрений на поступление в растения и подвижность тяжёлых металлов в почвах загрязнённых осадками сточных вод.//Агрохимия, 1997, №4, с.70-73.

146. Феленберг Г. Загрязнение природной среды: Введение в экологическую химию. М.: Мир, 1997. - 232 с.

147. Фирсова В. П., Павлова Т. С., Тощев В. В., Прокопович Е. В. Сравнительное изучение содержания тяжёлых металлов в лесных, луговых и пахотных почвах лесостепного Зауралья. //Экология, 1997, №2, с. 96-107.

148. Фокин А. Д., Лурье А. А., Пельтцер А. С. Биофильность и ксенобиотичность как факторы корневого поступления и распределения элементов по органам растений. // Экология, 1996, №6, с. 415-419.

149. Фрид А. С. Международная конференция «проблемы антропогенного почвообразования». // Агрохимия, 1997, №12, с. 58.

150. Хаустов А. П., Ломоносов И. С. Ландшафтногидрологические проблемы эколого-геохимических исследований. // География и природные ресурсы, 1995, №2, с. 18-25.

151. Химическое загрязнение почв и их охрана: Словарь-справочник/ Д. С. Орлов, М.С. Малинина, Г.В. Мотузова и др. М.: Агропромиздат, 1991. - 303с.

152. Химия тяжёлых металлов, мышьяка и молибдена в почвах.

153. Под ред. Н. Г. Зырина и Л. К. Садовниковой. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1985. - 208 с.

154. Хорошилова Т. И. и др. Использование хромсодержащих отходов гальванических производств для окрашивания полиэфирных покрытий // Лакокрасочные материалы и их применение, 1990, №1, с.100.

155. Цинк и кадмий в окружающей среде. Под ред. В. В. Добровольского. М.; Наука, 1992. - 199 с.

156. Черных Н. А., Ладонин В. Ф. Нормирование загрязнения почв ТМ//Агрохимия, 1995, №6.

157. Черных Н. Н. Миграции ТМ в почвах. Автореф. канд. дис. -М., 1995.-23 с.

158. Чеснокова С. М. Лихеноиндикация загрязнения окружающей среды: Практикум. Владимир: Владим. гос. ун-т., 1999. -38 с.

159. Чеснокова С. М., Амелин В. Г. Химические методы анализа объектов окружающей среды: Лаб. практикум. Владимир: Владим. гос. техн. ун-т, 1996.

160. Шильников И. А. и др. Миграция ТМ из корнеобитаемого слоя дерновоподзолистых пахотных почв. // Агрохимия, 1997, №8, с. 56-60.

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

162. Экология Владимирского региона: Тезисы докладов научно-практической конференции 1-3 февраля 1994. Владимир: ВГТУ, 1994.-96 с.

163. Экология и почвы. Избранные лекции 1-Х/П Всероссийских школ. Том 1. Пущино: ОНТИ ПНЦ РАН, 1998. - 356 с.

164. Эмсли Дж. Элементы. М.: Мир, 1993. - 256 с.ч

165. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. М.: Наука, 1990.

166. Ягодин Б. А., Виноградова С. Б., Говорилин В. В. Никель в системе почва-удобрение-животные и человек. // Агрохимия, 1991, №1.

167. Яковлев Г. И., Сырыгин В. А. Утилизация гальванического шлама. / Тезисы докладов Научно-практической конференции «Человек окружающая среда». - Ижевск, 1989, с. 133-134.

168. Adriano D. С. Trace elements in the terrestrial environment/ Springer-Verlag: New York, 1986, 533 p.

169. Alloway B. J. (ed) Heavy Metals in Soils. 2-ed. Blackie Acad.,1.ndon. 1995. 368 p.

170. Alloway B. J., Ayres D. C. Chemical principles of Environmental Pollution. Blackie, Oxford: Chapman and Hall, 1993, 291 p.

171. Baron S., Carignan J., Ploquin A. Dispersion of heavy metals (metalloids) in soils from 800-year-old pollution (Mont-Lozere, France) // Environ. Sci. Technol. 2006. V. 40. P. 5319-5326.

172. BennerS.G., Blowes D.W., Gould W.D., Herbert R.B., Jr., Ptacek C.J. Geochemistry of permeable reactive barrier for metals and acid mine drainage // Environ. Sci. Technol. 1999. V. 33. P. 2793-2799.

173. Biogeodynamics of Pollutants in Soils and Sediments. W. Salomons and W. M. Stigliani (Eds), Springer-Verlag: Berlin-Heidelberg-New York: 1995, 352 p.

174. Biological metal removal from mine drainage, Nakamura Katsutaka «Inf. Circ. Bur. Mines. Us Dep. Inter.», 1989, c.274-278

175. Blowes D.W., Ptacek C.J., Jambor J.L. In situ remediation of Cr(VI)-contaminated groundwater using permeable reactive walls: laboratory studies // Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. P. 3348-3357.

176. Bowen H. J. M. Environmental Chemistry of the Elements. New York Acad. Press., 1979, 333 p.

177. Bowen H. J. M. Trace elements in biochemistry. London-N.Y.: Acad. Press, 1966. 241 p.

178. Brooklns D. G. Eh-pH diagrams for geochemistry. Berlin, 1998.

179. Charlet L., Manceau A. In situ characterization of heavy metal surface reactions: The chromium, case // Int. J. Environ. Anal. Chem. 1992. V. 46. P. 97-108.

180. Cooper D.C, Picardal F., Rivera J., Talbot C Zinc immobilization and magnetite formation via ferric oxide reduction by Shewanella pu-trefaciens II Environ. Sei. Technol. 2000. V. 34. P. 100-106.

181. Davis J.A., Leckie J.O. Surfase ionization and complexation at the oxide/water interface. 3. Adsorption of anions // J. Colloid Iterface Sei. 1980. V. 74. P. 32-43.

182. Eary L.E., Rai D. Chromate reduction by subsurface soils under acidic conditions//Soil Sei. Soc. Am. J. 1991. V. 55. P. 676-683.

183. Ecologische Biochemie: 2. Überarbeitete, Gustav Fischer Verl. -lena, 1992.

184. Elspaz R. Mobile und mobilisierbare Swermetallfraktionen in Boden und im Bodenwasser. Marburger Geografische Schriften, №109, 1988, 176 s.

185. FordR.G., Scheinost A.C. ScheckeI K.G., Sparks D.L. The link between clay mineral weathering and the stabilization of Ni surface precipitates // Environ. Sei. Technol. 1999. V. 33. P. 3140-3144.

186. Kabata-Pendias A., Pendias H. Biogeochemistry pierwiastkow sladowych. PWN, Warzawa, 1999, 398 s.

187. Kabata-Pendias A., Pendias H., Trace Elements in the Biological Environment, Wyd. Geoi., Warsaw, 1979, 300.

188. Kasimov N. S., Perel'man A. I. The Geochemistry of soils. Eurasion Soil Science. Vol. 24, №4, 1992, p. 59-76.

189. Kitagishi K., Yamane I., Eds., Heavy Metal Pollution in Soils of Japan, Japan Science Society Press, Tokio, 1981, 302.

190. Land M., Ohlander B., Ingri J., Thunberg J. Solid speciation and fractionation of rare elements in a spodosol profile from northern Sweden as revealed by sequential extraction // Chem. Geol. 1999. V. 160. P. 121-138.

191. LewinV. H., Beckett P. H. T., Monitoring heavy metal accumulation in agricultural soils treated with sewage sludge, Effluent Water Treat. J., May, p. 217, 1980.

192. Manceau A., Marcus M.A., Tamura N., Prous O., Geoffroy K, Lanson B. Natural speciation of Zn at the micrometer scale in a clay soil using X-ray fluorescence, absorption, and diffraction // Geocim. Cosmochim. Acta. 2004. V. 68. P. 2467-2483.

193. Martinez C.E., Bazilevskaya K.A., Lanzirotti A. Zinc coordination to multiple ligand atoms in organic-rich surface soils // Environ. Sci. Technol. 2006. V. 40. P. 5688-5695.

194. Mc Bride M/ Environmental chemystry of soils. Oxford Univ. Press, 1994.

195. McBride M.B., Sauve S., Hendershot \N. Solubility control Cu, Zn, Cd and Pb in contaminated soils // European J. Soil Sci. 1997. V. 48. P. 337-346.

196. NowackB., Xue K, SiggL. Influence of natural and anthropogenic ligands on metal transport during infiltration of river water to groundwater// Environ. Sci. Technol. 1997. V. 31. P. 866-872.

197. Piotrowska M., The mobility of heavy metals in soils contaminated with the copper smelter dusts, and metal uptake by orchard grass, Materialy IUNG, 159-R, Pulawy, Poland, 1981, 88.

198. Reviews of Environm. contamination and Toxicology. Ed Georg W. Ware V. 130 (Cr. P. Outridge Bioch and Tox.), 1993.

199. Robson A.D. Zinc in soil and plants / Australia: Klumer Acad. Publ. 1993.

200. Sauve S., Manna S., TurmelM.-G, Roy A.G., Courchesne F. Solid-solution partitioning of Cd, Cu, Ni, Pb, and Zn in the organic horizons of forest soil // Environ. Sci. Technol. 2003. V. 37. P. 5191-5196.

201. Selective recovery of metals from waste water streams. Flercher Hark, Akgerman Audin. 1990. - 24, №2-3.

202. Speidel D.H., Agnew A.F. The natural geochemistry of our environment. Boulder (Col.): Westview press, 1982. 214 p.

203. Stigliani W. M., Jaffe P. R., Anderberg S. Heavy metal pollution in the Rhine Basin. Env. Sci. Technol. Vol 27, 1993, p. 786-793.

204. Tyler G. Vertical distribution of maior, minor, and rare elementsin Haplic Podzol//Ceoderma. 2004b. V. 119. P. 277-290.

205. Vernet J. P. Heavy metals in the Environment. Elsevier, New York, 1991.

206. Xia K., Bleam W., Helmke P. A. Studies of the nature of Cu2+ and

207. Pb2+ binding sites in soil humic substances using x-ray absorption spectroscopy //Geochim. Cosmochim. Acta. 1997a. V. 61. P. 2211-2221.

Информация о работе

Груздков, Дмитрий Юрьевич
кандидата биологических наук
Москва, 2010
ВАК 03.00.16

Диссертация

Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах"

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Груздков, Дмитрий Юрьевич

Введение Диссертация по биологии, на тему "Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах"

Заключение Диссертация по теме "Экология", Груздков, Дмитрий Юрьевич

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Груздков, Дмитрий Юрьевич, Москва

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Оценка миграции тяжелых металлов в техногенно-загрязненных серых лесных почвах
ВАК РФ 03.00.16, Экология