Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Тяжелые металлы в снежном покрове урбанизированных территорий Беларуси

ВАК РФ 04.00.02, Геохимия

Автореферат диссертации по теме "Тяжелые металлы в снежном покрове урбанизированных территорий Беларуси"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ Институт геологических наук

УДК 550.4:546.3:551,578.46(476)+551.59

Го ОД

БОРДОН Сергей Всеволодович

ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛАРУСИ

Специальность 04.00.02 - геохимия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических паук

Минск - 1998

Работа выполнена в Институте геологических наук HAH Беларуси

Научный руководитель

Официальные оппоненты:

член-корреспондент HAH Беларуси, доктор геолого-минералогических паук, профессор В.К.Лукашев

доктор гео1рафических наук, старший научный сотрудник В.Б. Кадацкий

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник H.H. Пепхова

Оппонирующая организация:

Белорусский научно-исследовательский геологоразведочный институт, г. Минск

Защита состоится " 8 " мая 1998 г. в _ 11 час. на заседании совета по защите диссертаций Д 01.22.02 в Институте геологических наук HAH Беларуси по адресу: 220141 г.Минск, ул. Купревича,7. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геологических наук HAH Беларуси.

Автореферат разослан ". ps^ptUJl 1998 г.

Отзывы на автореферат, заверенные гербовой печатью учреждения, просим выслать в двух экземплярах по адресу: 220141 1.Минск, ул. Купревича,7, Институт теологических наук НАН Беларуси.

Факс: 375 (017) 263-63-98.

Ученый секретарь совета, кандидат геолого-минералогических наук

.М.Обровец

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Снег - составная часть природных ландшафтов, изучению геохимических особенностей которого уделяется достаточно много внимания (Хомич, Оношко, 1980; Ивлев,1982; Василелко и др. 1985; Дворникова и др., 1985; Бояркина и др.,1988; Бериня, Калвиня, 1990; Сает и др.,1990; Куксо, 1992; Лукашев, Окунь, 1996 и другие). В диссертационной работе рассматриваются распределение, накопление и особенности поведения тяжелых металлов и других элементов в снежном покрове урбанизированных территорий Беларуси. Тяжелые металлы выбраны как одна из основных негативных составляющих техногенного воздействия на окружающую сред}' промышленно развитых зон, где компактно проживает большое число населения, подвергающееся техногенному прессингу. Объектом детального анализа, позволяющего оценивать техногенные нагрузки и оперативно принимать решения, изменяющие ситуацию, выбран снежный покров - индикатор экологических об-становок.

Актуальность темы диссертации обусловлена: возрастающим уровнем загрязнения окружающей среды токсичными металлами; необходимостью совершенствовать методы надежной и относительно быстрой оценки эколо-го-геохимических обстановок, прогноза их изменений во времени.

Связь с научными темами. Диссертационная работа выполнена в рамках тематики научно-исследовательских работ Института геологических наук HAH Беларуси в периоде 1990 по 1996 гг. Автор, являлся ответственным исполнителем тем: "Эколого-геохимическое картирование снежного покрова П.Г.Т. Красносельский" (1991), "Эколого-геохимическсе картирование снежного покрова территории г.Витебска" (1992), "Комплексное эколого-геохимическое картирование территории г.Полоцка" (1993), "Эколого-геохими-ческое картирование локальных территорий Витебского района" (1994), руководителем темы "Изучение геохимических особенностей и эколого-геохимическое картирование снежного покрова территории г.Орши" (1996).

Цель и задачи исследования. Целью диссертации является научное обоснование, методическое обеспечение и практическая реализация идеи использования геохимических особенностей снежного покрова в качестве основы для эколого-геохимического районирования урбанизированных территорий в условиях Беларуси. Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

- на основе геохимического изучения снежного покрова разных типов урбанизированных территорий Беларуси выявлены закономерности формирования и специфика геохимических аномалий:

- выработан единый методический подход к картированию снежного покрова и осуществлено его эколого-геохимическое картирование в пределах ключевых участков.

Научная новизна полученных результатов. Впервые изучены особенности распределения ряда макро- и микроэлементов в интегральном геохимическом поле снежного покрова урбанизированных территорий Беларуси. Целенаправленные исследования снежного покрова и его составляющих с геохимических позиций для диагностики экологических состояний урбанизированных территорий, основанные на анализе распределения в снежном покрове тяжелых металлов и других элементов, геохимическое картирование среды на региональном уровне проведены впервые. Показана возможность оценивать уровень техногенного прессинга по химическому состоянию снежного покрова, подготовлена научная и методологическая основа для проведения аналогичных работ на всей территории республики.

Практическая значимость полученных результатов диссертации определяется следующим: показана целесообразность использования снежного покрова в комплексе методов эколого-геохимического картирования территорий; в процессе эколого-геохимических исследований территории г.Полоцка решен вопрос о приоритетном месте проектирования и строительства нового микрорайона; реализуются рекомендации по отделению производственных мощностей ПО "Волковыскцементошифер" и п. г.т. Красносельский; в результате проведенных исследований усилен контроль за выбросами ряда промышленных предприятий, расположенных в пределах г.Витебска и Витебского района; приняты к реализации проектными организациями рекомендации по размещению поселков коттеджного типа в Витебском районе.

Социально-экономическая значимость полученных результатов. На основе диссертационных исследований составлен и внедрен пакет эколого-геохимических карт гг.Вигебска, Полоцка, п.г.г. Красносельский, Витебского района и объяснигельных записок с конкретными практическими рекомендациями. Получен социальный эффект, результаты работ использованы исполнительными комитетами городов, а также Центром гигиены и эпидемиологии г.Витебска для оптимизации промышленной деятельности, минимизации отрицательного воздействия предприятий на окружающую среду, выбора направлений развития городов.

Основные положения, выносимые на защит}' диссертационной работы: 1. Геохимические особенности снежного покрова урбанизированных территорий. При формировании преимущественно хлоридно-гидрокар-бонатного магниево-каггьциевого состава снеговых вод фиксируется ассоциативное накопление микроэлементов в снеговых водах (с.в.), характеризующееся рядом - РЬ.У, Ва, N1, и в нерастворимом осадке (н.о.) - V, РЬ, Мп, №;

преобладание растворимых форм нахождения микроэлементов в снеге. Структурные особенности геохимического поля снежного покрова изученных территорий показывают, что его составляющие по степени восприятия (отражения) локальных химических нагрузок подчиняются соотношению: с.в. > н.о.

2. Геохимические характеристики снежного покрова отдельных типов урбанизированных территорий. Установлены региональные уровни накопления микроэлементов: для крупного промышленного центра (Витебск) в с.в. - РЬ>У>Ва>№ и в н.о. - \'>РЬ>Мп>№; для центра с ограниченным промышленным потенциалом (Полоцк) - Ва>У>РЬ>№ и У>РЬ>Мп>№; для пригородного района крупного промцентра (Витебский район) - Ва>РЬ>У>№ и РЬ>Ва>\'>№ соответственно. Определены и дифференцированы параметры, характеризующие геохимические поля устойчивого снежного покрова разных типов территорий.

3. Эколого-геохимическое районирование урбанизированных территорий. Специализированные карты с выделенными уровнями геохимической трансформации снега служаг основой для эколого-геохимичес-ких оценок условий этих территорий и их районирования. На основе карт проводятся специальные природоохранные, градостроительные и другие мероприятия, направленные на улучшение эколого-геохимических обстановок. Влияние техногенных источников эмиссии дифференцируется по ведущим ассоциациям элементов, образующим геохимические аномалии в снежном покрове.

Личный вклад соискателя. Автором составлены и реализованы программы комплексных геохимических исследований снежного покрова урбанизированных территорий Беларуси. В процессе выполнения полевого эколо-го-геохимического картирования лично автором проведены маршрутные оп-робовательские работы, обработка проб и подготовка их к анализам, графическая и математическая обработка полученного аналитического материала, составление эколого-геохимических и геохимических карт снежного покрова, а также теоретический анализ и обобщение имеющейся и полученной в процессе работы над диссертацией информации.

Фактический материал. Основу диссертации составили геохимические характеристики более двухсот пятидесяти образцов снежного покрова, отобранные автором в 1991-1996 гг. на урбанизированных территориях севера и запада Беларуси. Химические анализы выполнялись в лабораториях Института геологических наук НАН Беларуси, Института физики НАН Беларуси, ПО "Белгеология". Результаты анализов систематизировались и обрабатывались методами математической статистики.

Апробация. Основные результаты исследовании докладывались и обсуждались на научных конференциях, совещаниях: научно-практической конференции "Геоэкологическое картографирование Беларуси: состояние и перспективы" (Минск. 1994); IV объединенном международном симпозиуме по проблемам прикладной геохимии, посвященном памяти академика Л.В.Таусона (Иркутск. 1994): 1-ой научно-практической конференции "Проблемы охраны окружающей среды" (Минск. 1995); международной научно-практической конференции "Геоэкологические исследования: состояние и перспективы' (Ивано-Франковск. 1995): международной научно-практической конференции "Экологические аспекты загрязнения окружающей среды" (Киев. 1996); заседании Белорусской Антропогеновой комиссии (Минск. 1997): IX международном геохимическом симпозиуме (Иерусалим. Израиль, 1997). научно-технической конференции "Минерально-сырьевая база Республики Беларусь состояние и перспективы" (Минск, 1997); 1-ой международной конференции "Металлы в окружающей среде"(Вильнюс. Литва, 1997): международном симпозиуме по прикладной геохимии стран СНГ (Москва. Россия. 1997).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 научных работ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, четырех глав, выводов, списка использованных источников и приложения. Ее общий объем, включая 51 таблицу и 40 рисунков, составляет 194 страницы. Список использованных источников включает ¡36 наименований.

Успешному проведению исследований по теме диссертации во многом способствовали поддержка и помощь в работе, консультации, критика сотрудников лаборатории литологии и геохимии, других лабораторий Института геологических наук HAH Беларуси, производственных организаций геологического профиля. Автор выражает глубокую признательность научному сотруднику Института геохимии РАН А.Е.Гапону (г.Иркутск), сотрудникам Центральной лаборатории ПО Белгеология" Г.В.Василевич, Н.В.Поповой, старшему научному сотрудник} Института физики HAH Беларуси В.В.Зуб-рицкому, сотрудникам ИГН HAH Беларуси: члену-корреспонденту HAH Беларуси В. А.Кузнецову, старшим научным сотрудникам В.И.Шкуратову и Е.Т.Ольховик. За помощь в оформлении работы выражается благодарность А.А.Ганичевой, В.Ф.Середа. За постоянное внимание к диссертационной работе. полезные советы и практическую помощь автор особенно благодарен научному руководителю - члену-корреспонденту HAH Беларуси доктору геолого- минералогических наук, профессору В.К.Лукашеву.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Методы исследований

Необходимость получения сопоставимой информации обусловила выработку единого подхода к осуществлению цикла работ по исследованию геохимических особенностей снежного покрова в пределах ключевых участков. На подготовительном этапе систематизировалась информация, характеризующая районы работ — климатические условия, гидрогеологические особенности, рельеф, почвенный покров и водотоки. Подготовлен информационный блок, касающийся деятельности промышленных предприятий. Проведен анализ космоснимков массивов зимних съемок с целью выявления зон пылевых загрязнений. Отбор проб устойчивого снежного покрова проводился в сжатые сроки в конце зимнего периода. Соблюдались требования, предъявляемые стандартными методиками, позволяющими объективно оценивать химический состав снеговых вод и нерастворимого осадка. Анализ составляющих снежного покрова выполнен химическими и физико-химическими методами. Содержание микроэлементов определялось эмиссиоными спектральным и атомно-абсорбционным методом, методом плазменной спектроскопии. С целью комплексной характеристики изучаемо» среды картографический материал представлен в разнообразных формах: моноэлементные геохимические карты и специализированные эколого-геохимичес-кие. Информационные блоки первичной информации при создании специализированных карт прорабатывались с применением системы бальной оценки уровней химической трансформации снежного покрова.

2. Характеристики изучаемых объектов

Дана характеристика основных объектов исследования: снега, тяжелых металлов и других элементов, ключевых участков проведения работ. Кратко изложена история изучения снега с геолого-геохимнческих позиций. С геологических позиций к исследованию снега первым подошел П Н.Чпр-винский(1931), изучавший рельеф снежной поверхности, формирующийся по законам генезиса эолового рельефа, рассматривая снег, как своеобразный минерал, а снежный покров - как породу. Вводом снежного покрова в сферу изучения геохимии можно рассматривать известные труды В.И.Вернадского (1983), исходя из того, что снежный покров является неотъемлемой частью глобальных геохимических систем. В Беларуси с геохимических позиций анализировался макроэлементный состав снеговых вод и микроэлементный состав нерастворим.ого осадка в пределах фоновых территорий - Березинско-го биосферного заповедника (Геохимическое изучение .... 1985. Куксо, 1992). Изучался состав снеговых вод в пределах территорий, испытывающих различный техногенный прессинг (Хомич, Оношко, 1980; Какарека, Хомич, 1995). Сделаны попытки оценить фоновый макроэлементный уровень загряз-

нения снежного покрова (Лесные ландшафты..., 1992; Техногенное загрязнение..., 1995). Выявлены особенности состава снеговых вод в пределах г.Минска (Лукашев, Окунь, 1996). Оценено радиоактивное загрязнение снежного покрова (Кудельский и др., 1990). Описаны основные параметры и свойства снежного покрова. Отмечено, что сезонный снежный покров - один из важных показателей, отражающих состояние окружающей среды для большей части Северного полушария и Антарктики. Зарождающиеся в облаках снежные кристаллы формируют за серию зимних циклонов снежный покров, который претерпевает значительные изменения под действием внутрисуточ-ных колебаний температуры, циклических периодов снеготаяния-замерзания. С геохимических позиций снежный покров правомерно рассматривать как составную и связующую часть системы: атмосфера - почвенный покров -водоносный комплекс. При изучении геохимии снежного покрова анализировались две его составляющие: нерастворимый осадок, образующийся в результате захвата-привноса почвенных, минеральных и иных частиц, не способных к переходу в растворенные формы в течение существования снежного покрова, и с неговые воды.

К "тяжелым металлам" относят группу элементов, атомная масса которых превышает 40 и имеющих плотность более 5 г/см3 или: "цветные металлы с плотностью, большей чем у железа" (Советский энциклопедический словарь, 1983). В диссертации исследуются геохимические особенности распределения в снежном покрове элементов, по классификационным показателям соответствующие тяжелым металлам - никеля, кобальта, цинка, меди, свинца, кадмия, висмута и олова, а также бария, стронция, циркония, иттрия, титана, ванадия, ниобия, вольфрама, молибдена, хрома, марганца, серебра, галлия и др.

Ключевыми участками проведения работ являлись территории городов Витебска, Полоцка, пригороды Витебска и п.г.т, Красносельский. Дана комплексная характеристика этих районов. Помимо информации о современном загрязнении атмосферы, оценке уровня геохимического прессинга на территорию исследований, особенности состава составляющих снежного покрова имеют значение дня оценки изменения подземных вод водоносных горизонтов и комплексов, представляющих собой достаточно открытую, гидравлически связанную, часто без водоупоров гидрогеологическую систему. Важное значение имеет состав снеговых вод для оценки качества поверхностных вод в связи со значительной долей участия в их питании талых вод.

3. Химические особенности снежного покрова урбанизированных территорий

Проанализированы особенности макро- и микроэлементного состава снсжного покрова урбанизированных территорий (табл.1). Всесторонне оха-

растеризованы снеговые воды как среда накопления, распределения и миграции микроэлементов, в том числе тяжелых металлов. На большей части территории проведения исследований регистрируются ультрапресные, практически нейтральные хлоридно-гидрокарбонатные магииево-кальциевые снеговые воды. Общая формула снеговых вод изученных урбанизированных территорий

НСО,59,7 С118,3 80Д4,4 N0,7,6

Мол«-3-----рН6,95

Са57,5 Mg20,6 Ш411Д Иа7,6 КЗ ,2

В наибольшей степени изменены воды в пределах п. г. т. Красносельский (регистрация рН>10, аномально высоких концентраций БЮг и др.)

Оценено накопление микроэлементов в снеговых водах путем сравнения коэффициентов концентрации, равных отношению медианных значений содержаний к "пороговым" концентрациям (выведены автором на основе ПДК для поверхностных вод и скорректированы для Мп, Ъп, Ва по юстированным показателям для питьевых вод). Геохимический индекс для Витебска: РЬ(0,2), У(0,2), Ва(0,07), №(0,05), 2п(0,03), Мп(0,01), Со(0,01), Сг(0,01), Си(0,002); дои Полоцка: Ва(0,25). У(0Д5), РЬ(0,1), N¡(0,05), 2п(0,02), Мп(0,01), Со(0,01), Сг(0,02), Си(0,001); для Витебского района: Ва(0,27), РЬ(0,07), У(0,02), №(0,01), 7,п(0,<)07), Со(0,003), Сг(0,002), Мп(0,0007), Си(0,0007); для п.г.т. Красносельский: РЬ(13.3). 2п((»,2), Мп(0,009).

Микроэлементный состав осадка сравнивался со средними содержаниями микроэлементов в почвенном покрове Беларуси (Петухова, Кузнецов, 1992). Выведены геохимические индексы нерастворимых осадков изученных территорий:

Витебск У(4'4)* рь<4>2) Мп(4,0) N1(2,5) У(2,2) ТЩ ,9) Си( 1,5) УЬ( 1,5) Ва( 1,4) .

1ГГС СК 2г(0,9) Сг(0,8)

V(5,9.)Pb(4,2)Mn(4)Ni(3,5)Y(2,2)Ti(l,6)Yb(l,5)Ba(l,4)Cu(l,2), °Л0ЦК гг(0,6)Сг(0,8)

Витебский ,ъп РЬ(8,3)Ва(5,4)У(4^1(3,5)Си(2,3)Мп(2)Сг(1,9)Т1(1,3). район Щ''и) 2т( 0,1)

„ РЬ(176.7)Си(11,5)№(4,5)Мп(1,5) п.г.т.Красносельскии —^-2----1—---—-.

Тт(0,8)

В скобках приведены коэффициенты концентраций, равные отношению медианных -значений концентраций к средним содержаниям элементов в почвах.

Таблица I

Концентрации макро- и микроэлементов в снежном покрове

Хара ктери с ти ки среды, •щеметы, соединения ■ Ключевые участки

Витебск, год опробования(о)-1992 Полоцк, 0-1992 ВитеЬский район, 0-1994 п.г.т. Красноселький, 0-1991

число проб(п) - 99 п-50 п-27 п-50

среднее(с) (медианное(м) с м с м с м

Снеговые воды

РН 6,6 6,6 5.8 5,9 6.4 6,4 8,8 9

Ыа* 1,4 0,9 1,2 0,6 0,6 0,4 0,7 0,5

К' 0,5 0,5 0,5 0,5 0,4 0,1 2,5 2

N11/ 0,6 0,4 1,6 1 0,5 0,4 15 1,9

Са2* 5,2 4,2 3 2,1 2,8 2,2 23,3 23,8

мё2+ 1,2 1,2 0,9 0,7 1 0,7 1 1

М17Л сг 3,5 3 2,8 2,5 2,8 2 3,5 2,1

4,5 3,8 3,5 2,5 1,3 1,2 7,4 4,8

N03' 2,2 1,9 2,6 2,6 1,5 1,6 1,4 0,6

НСО/ 17,8 12,2 12,5 9,1 14,4 12,2 69,6 64

1,9 1,6 1,2 1,1 1,6 1,2 20.6 14,6

Минсра- 34,9 30 28,7 25 22,6 22 111,5 106.9

.'ппллия

N1 10,2 4,8 18,8 4,8 1,7 1 - -

Со п 0,9 1,2 0,5 1,9 0,3 - -

V 24,8 16 27,2 15 3,3 2,1 - -

Мч (84 116 332 82 13,5 7 129 90

Сг 12 3,4 2,9 0,8 2,6 1,1 - -

РЬ 10,9 6,4 4,6 3 2,6 2,1 438 400

Мо 0,3 0,2 0,4 0,3 0,05 0,03 - -

МКГ'Д '¿г 83,2 39 32,6 16 2 0,7 - -

Си 6,1 2,4 1,6 1 0,9 0,7 - -

2п 90 33 31,3 18 17 7 222 155

Бг 88 51 44 33 6,9 3,4 182 140

Ва 145 70 51,1 25 58,6 27 - -

Нерастворимый осадок

М 108 50 166 70 62,2 70 340 90

Со 11,8 7 10,5 7 - - 330 190

V 158 150 284 200 136 150 - -

N¡11 1070 1000 1504 100 492 500 407 380

•п 3219 3000 2518 250 2492 2000 1442 12.90

Сг 50,1 30 24 10 89,6 70 - -

РЬ 62,3 50 43,8 50 100 100 3596 2120

иг/кг Ъх 437 300 248 200 54,6 50 - -

Си 35,1 20 15 15 34 30 328 150

'¿.п 505 300 290 200 765 500 1638 1190

\'Ь 5,5 3 6,3 3 1,8 2 - -

\ 110 50 51 50 - - - -

Сла 6,2 5 4,4 3 И 10 - -

Яп 8,8 5 3,8 3 7,6 5 - -

| 8г 496 500 506 500 - - 1411 1290

1 Па 798 500 540 500 3652 2000 - . - „1

:+

Анализ распределения микроэлементов позволил выделить РЬ, V, Ва и N1 как ассоциацию элементов, определяющую геохимическую специфику снеговых вод урбанизированных территорий, и также V, РЬ, Мп, N1 - геохимическую специфику нерастворимого осадка.

В снежном покрове выявлена тенденция к увеличению в нерастворимом осадке числа компонентов, подчиняющихся нормальному закону распределения, т.е. в условиях урбанизированных территорий мощные направленные локальные техногенные химические факторы влияния в большей степени оказывают влияние на химический состав снеговых вод. Выявлено преимущественное накопление микроэлементов в снеговых водах (растворимые формы). Представляется возможным рекомендовать снеговые воды как приоритет для изучения (при проведении геохимического картирования), реаг ирующий на локальные техногенные нагрузки.

Выведены геохимические ряды по убыванию коэффициентов вариации для макрокомпонентов и микроэлементов: №+>804~">К+>НН.4+>Са >НШ.,^^->С1>$Ю:>Минсрализация>Ж)ррН и №>2г>Со-Сг>гп>Ва >Мп>Си>РЬ>Мо>У соответственно. Градация микроэлементов по этому коэффициенту не зависит от их принадлежности к той или иной геохимической группе. На основе анализа коэффициентов вариации выделяются элементы и соединения, которым можно отдать приоритет при проведении эко-лого-гсо.чимического районирования урбанизированных территорий (На* , ЙОг . №).

Определены границы региональных нормальных геохимических полей для макро- и микроэлементов в составляющих снежного покрова.

Проведен анализ корреляционных показателей распределения макро-и микроэлементов в снежном покрове. Прослеживаются ассоциации элементов в снеговых водах, связанные с высокими показателями корреляции (Со-У-Мп-"П и другие). Коэффициенты парной корреляции микроэлементов в нерастворимом осадке существенно ниже аналогичных показателей в снеговых водах.

4. Ситуационный геохимический анализ

Анализ картографического материала позволил получить картину причинно-следственной зависимости фактически складывающейся ситуационной геохимической обстановки в пределах исследованных территорий. На эколого-геохимических картах снежного покрова выделены уровни геохимической трансформации снега, оцененные в баллах (при начислении баллов учитывались отношения концентраций элементов к фоновым показателям, средним значениям по выборкам, пороговым концентрациям, а также степень токсичности элементов), элементы, определяющие характер аномалий, концентрации которых превышают пороговые, или выходят за границы нор-

мального геохимического поля. В целях сопоставления уровней накопления элементов в различных средах автором созданы эколого-геохимические карты почвенного покрова г.Полоцка и Витебского района и эколого-гидрогео-химическая карта территории г.Полоцка. Результаты исследования различных сред сопоставимы (имеются отличия, характеризующие динамику техногенного химического воздействия на территории). Круг ведущих элементов, определяющих характер аномалий в почвенном и снежном покрове г.Полоцка, несколько разнится. К концентрациям Ва, V, №, Сс1, определяющих характер геохимических аномалий в снежном покрове на отдельных участках, в почвах добавляются повышенные содержания РЬ, V, Сг, 2п, Мл, Мо, Б п. Выявлены микроэлементы, определяющие геохимический характер аномальных зон в снежном покрове и основных водоносных горизонтах: Ва, РЬ, Мп. В пределах Витебского района коррелируют уровни накопления и распределения отдельных элементов в снеге и почвах (РЬ, №). Сделана попытка идентификации вклада отдельных промышленных объектов в изменение геохимической обстановки районов исследования. Оценка степени влияния велась по семи градациям: от "не выявлено" (не фиксируется участия объектов в формировании аномальных зон) до "высокая - преобладающая" (объект оказывает существенное влияние на формирование геохимических аномалий, элементы, содержащиеся в пылевых выбросах, создают концентрации в два и более раз превышающие пороговые). Пример оценки приведен в табл. 2. На основе ситуационного геохимического анализа сделано заключение, что устойчивый снежный покров - среда, геохимическое картирование которой может быть положено в основу эколого-геохимичес-кого районирования урбанизированных территорий.

Таблица 2

Оценка техногенного воздействия промышленных объектов на территорию Витебского района

Районы Степень техногенного влияния Преобладающие элементы загрязнения

1. Руба (промрайок): а) левобережье р Западная Двина б) правобережье р. Западная Двина высокая средняя-высокая средняя-высокая барий, свинец, никель

2- Жмурково-Ольгово-Батраки (военные объекты) кадмий, свинец, цинк, никель, ванадий

выводы

В результате проведенных исследований сделаны следующие основные выводы:

1. Составляющие снежного покрова по степени восприятия (отражения) химических локальных нагрузок подчиняются отношению: снеговые воды (с.в.)>нерастворимый осадок (и.о.).

2. Преобладают растворимые формы нахождения микроэлементов в

снеге.

3. Фиксируется ассоциативное накопление элементов в с.в. - РЬ,У, Ва, № и в н.о. - V, РЬ, Мп, N1 в пределах урбанизированных территорий.

4. Региональные уровни накопления микроэлементов характеризуются рядами: для крупного промышленного центра (Витебск) в с.в. - РЬ>У>Ва>№ и в н.о. - У>РЬ>Мп>№; для центра с ограниченным промышленным потенциалом (Полоцк) - Ва>У>РЬ>№ и У>РЬ>Мп>№; для пригородного района крупного промцентра (Витебский район) - Ва>РЬ>У>№ и РЬ>Ва>\7>№ соответственно.

5. Анализ специализированных карт с выделенными уровнями геохимической трансформации снега - один из основополагающих элементов эко-лого-геохимической оценки условий урбанизированных территорий и их районирования.

6. Влияние техногенных источников эмиссии дифференцируется по ведущим ассоциациям элементов, образующим геохимические аномалии в устойчивом снежном покрове.

7. Дальнейшее геохимическое изучение снега как динамической системы, отражающей современное состояние атмосферы и эколого-геохимичес-кие обстановки территорий Беларуси является весьма перспективным. Особое внимание необходимо уделить проблеме геохимических особенностей систем: снег - почвенный покров, снег - водоносный горизонт, внедрению сведений о химизме современных осадков в палеоландшафтные геохимические реконструкции.

В заключение отметим также, что автором изучены геохимические особенности, и параметры геохимических полей снежного покрова различных типов урбанизированных территорий, осуществлено эколого-геохими-ческое районирование в пределах ключевых участков. На основе авторских карт проведены специальные природоохранные, градостроительные и другие мероприятия, направленные на улучшение эколого-геохимнческих обстано-вок. Автором разработана рациональная система подхода к картированию снежного покрова; определена бальная концепция построения эколого-гео-чимических карт снежного покрова. Полученные результаты научно-исследовательских работ автора внедрены в практику, о чем свидетельствуют 14

акгов о внедрении, подписанные руководителями следующих организаций: Витебского городского центра гигиены и эпидемиологии, исполнительных комитетов городов Витебска и Полоцка, ПО "Волковыскцементошифер", инспекции по экологии г.Орши.

РАБОТЫ, ОПУБЛИКОВАННЫЕ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ:

1. Бордон В.Е., Бордон C.B. Заметки о геоэкологическом картографировании в условиях Беларуси // Прикладная геохимия Беларуси и государств Балтии. - Минск: ИГиГ АНБ, 1992. - С.200-202.

2. Бордон В.Е., Бордон C.B. О методе сравнительного изучеиия разновозрастных геохимических ландшафтов // Прикладная геохимия Беларуси и стран Балтии. - Минск: ИГиГ АНБ, 1992. - С. 130-132.

3. Бордон В.Е., Ольховик Е.Т., Бордон C.B., Ричик A.A. К методике проведения полевых геохимических исследований и составления специализированных геохимических карт // Прикладная геохимия Беларуси и государств Балтии. - Минск: ИГиГ АНБ, 1992. - С. 171-177.

4. Бордон C.B. Опыт геохимических поисков в Беларуси // Прикладная геохимия Беларуси и государств Балтии. - Минск: ИГиГ АНБ, 1992. - С.202-203.

5. Бордон C.B., Бордон В.Е. Геохимические исследования и поиски в условиях закрытых регионов // Прикладная геохимия Беларуси и стран Балтии. -Минск: ИГиГ АНБ, 1992. - С.203-205.

6. Бордон В.Е., Бордон C.B. Комплексный подход к картированию экологического пространства г.Полоцка // Геоэкологическое картографирование Беларуси: состояние и перспективы: Тез.докл. конф. - Минск: Бел-НИГРИ, 1994. - С.38.

7. Бордон C.B. Эколого-геохимическая карта снежного покрова г.Полоцка (предпосылки и методы отражения) // Геоэкологическое картографирование Беларуси: состояние и перспективы: Тез.докл. конф. - Минск: БелНИГРИ, 1994. - С.39.

8. Бордон C.B. Снежный покров как депонирующая среда (принципы геохимического картирования) //' IV объед. Межд. симпоз. по пробл. прикл. геох., поев, памяти акад. Л.В.Таусона: Тез. докл. - Иркутск, 1994. - С.29-30.

9. Бордон В.Е., Бордон C.B. Опыт оценки геохимической трансформации ландшафтов // Проблемы охраны геологической среды: Тез. докл. конф. - Минск, 1995. - С. 103.

10. Бордон C.B. Принципы оценки степени геохимической трансформации природных ландшафтов урбанизированных территорий // Геоеколо-

ri'iHi дослщжскня: стан i перснекгиви. Частина 3. - Кшв: Знания, 1995. -С.24-25.

11. Бордон В.Е.. Бордон C.B. Индикация техногенных нагрузок в пределах заповедных зон Беларуси // Экологические аспекты загрязнения окружающей среды: Тез. докл. конф. - Киев, 1996. - С. 19-20.

12. Бордон C.B. Геохимия снежного покрова и эколого-геохимическое районирование // Экологические аспекты загрязнения окружающей среды: Тез. докл. конф, - Киев.. 1996. - С. 149-150.

13. Бордон C.B. Формирование геохимических аномалий в снежном покрове урбанизированных территорий // Лггасфера. - 1996, №5. - С. 172-177.

14. Аношко Я.И., Бордон В.Е., Бордон C.B. Определение источников экологической опасности методами поисковой геохимии // Международный симпозиум по прикладной геохимии стран СНГ: Тез. докл. - Москва, 1997. -С. 163.

15. Бордон C.B. Геохимия снега как индикатора экологических обста-новок И Международный симпозиум по прикладной геохимии стран СНГ: Тез. докл. - Москва. 1997. - С. 140.

16. Бордон C.B. Некоторые закономерности распределения тяжёлых металлов в снежном покрове урбанизированных территорий Беларуси // Минерально-сырьевая база Республики Беларусь; состояние и перспективы: Тсз.докл. конф. - Минск, 1997. - С.220-221.

17. Bordon S. Gcocheinical zoning of snow covet within urban territories // Abstract of 18tli International Geochemical Exploration Symposium. -Jerusalem. Israel. 1997. - P.3

РЕЗЮМЕ БОР ДОН Сергей Всеволодович ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В СНЕЖНОМ ПОКРОВЕ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ БЕЛАРУСИ

Снежный покров, тяжелые металлы, микроэлементы, урбанизированные территории, техногенез, уровни концентрации, миграция элементов, геохимическое картирование

Объектом исследования являлся снежный покров урбанизированных территорий (в пределах ключевых участков - г.г. Витебска, Полоща, Витебского района, п.г.т. Красносельский). Задачи исследования: геохимическое изучение снежного покрова, выявление закономерностей формирования и специфики геохимических аномалий, выработка единого методического подхода к эколого-геохимическому картированию снежного покрова. Аналитические исследования включали определения стандартными методами общего химического состава снеговых вод, эмиссионным спектральным, атомно-абсорбционным и методом плазменной спектроскопии - микроэлементного состава. Определены региональные кларки элементов и параметры, характеризующие геохимическое поле снежного покрова изученных территорий. Зафиксировано ассоциативное накопление элементов в снеговых водах. характеризующееся рядом - РЬ,У, Ва, а в нерастворимом осадке - V, РЬ, Ми, №; преобладание растворимых форм нахождения микроэлементов в снеге; подчинение нормальному закону распределения зависит от форм нахождения элементов в снежном покрове, а составляющие снега по степени восприятия (отражения) химических локальных нагрузок подчиняются отношению: снеговые воды>нерастворимый осадок. Дана характерист ика различных типов урбанизированных территорий Беларуси на основе геохимических индексов снега, общего химического состава снеговых вод. Особенности распределения тяжёлых металлов, других микроэлементов позволяют проводить эколого-геохимическое районирование урбанизированных территорий на основе специализированных карт с выделенными уровнями геохимической трансформации снега. Влияние техногенных источников эмиссии дифференцируется по ведущим ассоциациям элементов, образующим геохимические аномалии в снежном покрове.

РЭЗЮМЭ БАР ДОН Сяргей Усевзладав1ч ЦЯЖК1Я МЕТАЛЫ У СНЕГАВЫМ ПОКРЫВЕ УРБАШЗАВАНЫХ ТЭРЫТОРЫЙ БЕЛАРУС1

Снеговое покрыва, цяжюя метопы, макроэлементы, урбашзаваныя тэрыторьи, тэхнагенез, узроуш кстцэптрацъп, мкрацыя элемента1?, геа-х1М1чнае карщраванне.

Аб'ект даследавання - снежнае покрыва )фбашзаваных тэрыторый (у межах ключевых участкау: г.Вщебска 1 Вщебскага раёну, г.Полацка 1 п.г.т. Краснасельскага). Задачы даследавання: геах1м1чнае вывучэнне снегавога покрыва, выяуленне заканамернасцей фарм1равання геах!м1чных лнамалш у скегавым покрыве, распрацоука адзшага метадычнага падыходу да эколага-геах1м1чнага карц1равання снегавога покрыва. Анаттычныя работы ук_'1ючал1 вызначэнне стандартным! стацыкнарныхп метадам1 макракампа-нентнага саставу снегавых вод, эмкшиым спектральным, атамна-абсарбцыйным 1 метадам плазменнай спекграекапп - мкраэлементнага саставу. Вызначаны рэпянальныя кларю элементау 1 параметры, я ¡а я характа-рызуюць геах1М1чнае поле снегавога покрыва. Зафшсавана пераважнае на-мнажэнне у снегавых водах РЬ, V, Ва, N1, у нерастваральных асадках V, РЬ, Мп, N1; перавага растваралъных форм знаходжання мшраэлементау у снезе; падпарадкаванне нармальнаму закону размеркавання залежыць ад форм знаходжання элементау у снезе 1 складаючыя снегавога покрыва па успры-манню х1м1чных мясцовых щскау падпарадкоуваюцца адносшам: снегавыя воды>нерастваральны асадак. Дадзена характарыстыка розных тыпау урба-шзаваных тэрыторый Беларуси на аснове геатнчных шдэксау снегу, анал1за х1м1чнага саставу снегавых вод. Асабл1васщ размеркавання цяжгах мегалау, ¡ншых мшраэлементау у снегавым покрыве дазваляюць даць ацэнку эколага-геатнчных абстановак. Ацэнка грунтусцца на аналпс спецьшпзаваных геах!М1чных карт з вылучаныхп узроунялп геах1м1чяай трансфармацьп снегавога покрыва. Тэхнагенныя крьппцы эмки дыферэнцыруюцца пры анал4зе геах1\ичных анамалш у снезе 1 асацыяцьш элементау, яюя ¡х утвараюць.

RESUME BORDON Sergei Vsevolodovich HEAVY METALS IN THE SNOW COVER OF URBAN TERRITORIES OF BELARUS

Snow cover, Heavy metals, Trace elements, Urban Territories, Levels of concentration, Migration of elements, geochemical mapping

The snow cover of urban territories (within the key areas of the towns of Vitebsk, Polotsk, settlement of Krasnoselsky, suburbs of Vitebsk) was chosen as a subject of study. The tasks of research were as follows: 1) to reveal the regularities in the formation of geochemical anomalies in snow cover on the basis of geochemical investigation; 2) to compile ecological and geochemical maps of snow cover. Analytical investigation consisted of determination of the water macrocoinponents composition using standard stationary methods, emission spectral analysis, atomic absorbtion analysis, and the method of plasma spectroscopy. The geochemical regularities of heavy metals, as well as the other trace elements and macrocoinponents distribution in the snow cover were characterized. It was found out that the distribution of elements in the snow melt does not correspond to the normal distribution. At the same time, the distribution of components in the insoluble precipitate tends to be similar to the normal distribution. Pb, V, Ba, Ni are mainly accumulated in the snow melt, while V, Pb, Mn and Ni are predominant elements in insoluble precipitate. The regional clarkes of elements, as well as parameters characterizing the geochemical field of the snow cover of studied territories are determined. The geochemical description of different types of urban territories in Belarus is made based on the geochemical indexes of snow, and analysis of the general chemical composition of snow water. It was found out, that the peculiarities of the distribution of heavy metals, and some other trace elements in the snow cover make it possible to assess the environmental geochemical conditions. An assessment is based on the analysis of special geochemical maps showing the levels of geochemical transformation of the snow cover. Technogenic sources of emission of elements may be differentiated from the analysis of geochemical anomalies and associations of their forming elements.