авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Биогеохимия тяжелых металлов при горнопромышленном техногенезе (на примере карабашской геотехнической системы, южный урал)

-- [ Страница 2 ] --

На рис. 1 видно, что на территории Карабашской ГТС, подкроновые воды обогащаются Cd, Zn, As и Cu в 5 и более раз интенсивнее, чем на фоновой территории, что связано со смывом их соединений с поверхностей тканей сосны.

Трансформируемые пологом леса выпадения и частицы, осевшие на поверхность почвы, претерпевают дальнейшие преобразования в почвенном слое. Лизиметрические воды обладают повышенной минерализацией (0.1–0.2 г/л) по сравнению с атмосферными осадками. Концентрации ТМ повышены в лизиметрических водах горизонта подстилки (А0) и закономерно снижаются в водах гумусово-аккумулятивного (А) и иллювиального (В) горизонтов как на фоновых территориях, так и в импактной, и буферной зонах. В лизиметрических водах горизонта А0 фоновой площадки наблюдается превышение ПДК по Cu в 1.5 раза. Но в абсолютном выражении концентраций, эти значения далеки от токсичных концентраций Cu (20–100 мкг/л). В буферной зоне загрязнение Cu распространяется в более глубокие горизонты почв. С приближением к импактной зоне концентрации ТМ резко увеличиваются, что приводит к образованию лизиметрических вод с превышениями уровней ПДК по Cu от нескольких до тысяч раз (табл. 2).

Превышение ПДК ПР (ПДК для почвенных растворов по Копцик, 2004) по Cu и Zn наблюдается вплоть до горизонта В, а по Pb и Cd – лишь в лизиметрических водах горизонта А0 (табл. 2). В сопоставлении с валовым составом почв, это позволяет говорить о Pb и Сd как о малоподвижных элементах.

Изучение состава лизиметрических вод показало, что на формирование почвенных растворов горизонта А0 существенное влияние оказывает тип атмосферных осадков и техногенных выпадений, трансформируемых наземной растительностью. С проникновением в более глубокие горизонты почвы состав вод меняется и в значительной степени определяется типом почвообразующих пород.

Таблица 2

Формирование состава лизиметрических вод в импактной зоне

Атмосферные осадки Превышение ПДК ПР/ Содержание ТМ, мкг/л
Cu Zn Pb Cd
КА(Sl)616 Породы ультраосновного состава (серпентиниты, 30–37 % MgO) А0
А
В

В Карабашской ГТС аэральный привнос ТМ в водные экосистемы, даже с учетом большой водосборной площади рек, несопоставим с главными источниками техногенного загрязнения водотоков – продуктами разложения «хвостов» обогатительной фабрики, суммарное количество которых составляет около 11 млн т. Наличие в составе материалов «хвостов» сульфидов (30–62 %, преимущественно пирит) приводит к образованию сильнокислых экстравысокометальных вод-рассолов (рис. 2). Нейтральные высокометальные воды поставляются со сбросами Карабашского завода.
В зонах смешения выделяются кислые высокометальные и нейтральные низкометальные типы вод, близкие к природным (рис. 2).











Рис. 2. Диаграмма состава вод Карабашской ГТС, нанесенная на матричную основу
(по Plumlee et al., 2000).

Расчеты потенциальных форм ТМ в природно-техногенных водах по результатам термодинамического моделирования в программе WATEQ4F (Ball et al., 1991) показали, что в кислых водотоках они мигрируют преимущественно в виде сульфатных нейтральных комплексов и акватированных ионов. В зонах смешения кислых техногенных вод с природными нейтральными на щелочном барьере образуются гидроксиды Fe и Al, которые становятся коллекторами ТМ (Cu, Zn, Co, Ni, Cd и др.), основная часть которых временно выводится из миграционного цикла.

Положение 2. Взаимосвязи между концентрациями тяжелых металлов в коре сосны и расстоянием до источника эмиссии позволяют выделить две зоны воздействия выбросов в Карабашской ГТС: импактная (мощного техногенного воздействия) и буферная (зона слабого воздействия или условия, приближающиеся к фоновым).

Исследование микроэлементного состава коры и древесины сосны позволяет установить особенности накопления ТМ в этих тканях. Близкие значения коэффициента обогащения коры ТМ относительно древесины (k=) для Mn свидетельствуют о преимущественно внутритканевом накоплении (табл. 3). Аналогичная зависимость наблюдается для Cd, несмотря на различие абсолютных концентраций в тканях деревьев разных зон воздействия. Для Fe, Cu, Zn и Pb характерно значительное увеличение k коры, что связано с увеличением поступления этих элементов в ткани и с механическим закреплением техногенных пылевых частиц на ее поверхности.

Таблица 3

Обогащение сосновой коры металлами относительно древесины

Зона воздействия Fe Mn Cu Zn Pb Cd
Фон (n=8, n1=15)
Импактная (№8) (n=3, n1=15) н.а. н.а.
Импактная (№7) (n=3, n1=10)
Буферная (№5) (n=3, n1=9)
*, где k – коэффициент накопления корой относительно древесины; Cср. – средняя концентрация; n – количество проб; н.а. – не анализировали.

Применение статистических методов позволило установить взаимосвязи между концентрациями металлов в коре и расстоянием от источника эмиссии. Наиболее тесные связи наблюдаются между главными элементами выбросов – Cu-Zn-Pb-Cd (табл. 4). Для них же характерны самые высокие отрицательные значения коэффициентов корреляции с расстоянием до источника выбросов ((–0.89)–(–0.93), p < 0.05, n = 50). Значимая обратная связь с расстоянием обнаруживается у Fe (–0.77, p < 0.05, n = 50), также для Fe наблюдается тесная прямая связь с Cu, Zn, Pb, Cd, Ni и Al.

Таблица 4

Взаимосвязи между концентрациями металлов в сосновой коре

и расстоянием до источника эмиссии

L, км Fe Mn Cu Zn Ni Co Pb Cd Al
Fe 0.77 1.00
Mn –0.55 0.63 1.00
Cu 0.93 0.86 0.57 1.00
Zn 0.
92
0.82 0.63 0.96 1.00
Ni –0.53 0.70 0.50 0.63 0.65 1.00
Co –0.53 0.63 0.56 0.53 0.54 0.47 1.00
Pb 0.89 0.81 0.48 0.94 0.91 0.58 0.50 1.00
Cd 0.89 0.80 0.66 0.90 0.86 0.51 0.67 0.84 1.00
Al –0.42 0.72 0.63 0.60 0.57 0.68 0.51 0.53 0.56 1.00

Резкое снижение концентраций ТМ с удалением от источника эмиссии связано с особенностями гранулометрического и минералого-химического состава аэральных выбросов. Изучение особенностей накопления элементов в коре сосен, произрастающих на разноудаленных от источника воздействия площадках, позволяет говорить о расширении границ зон воздействия, установленных ранее (Черненькова, 1986): импактной зоны до 5 км, а буферной – до 18 км с характеристикой средних значений концентраций ТМ в коре в этих зонах (рис. 3, вкл. рис. 7).

Рис. 3. Концентрации ТМ в коре сосны фоновых (Ф) и техногенных буферная, И импактная) территорий.

Положение 3. При высоком уровне техногенной нагрузки хвоя сосны не сохраняет свой микроэлементный состав, накапливая тяжелые металлы в зависимости от градиента техногенного воздействия, содержания их доступного количества в почве и своего возраста.

Современные теории о накоплении металлов высшими растениями строятся, зачастую, на «биофильности», подвижности и антагонистических зависимостях между парами элементов. В Карабашской ГТС антагонизм Fe и Mn проявляется односторонне, в зависимости поглощения (накопления) Fe корой от содержаний Mn в почве. Т.е. при увеличении содержаний Mn в почве, активизируются ростовые процессы, главным образом, в корнях, что приводит к усилению их барьерной функции, проявляющейся в снижении поглощения и накопления ТМ. Поэтому с увеличением подвижного Mn в почве наблюдается уменьшение содержания Fe, Cu, Zn, Pb и Cd в коре сосны. Самая тесная связь (r > 0.70, р < 0.05, n = 16) наблюдается для типоморфных техногенных элементов: Cu-Zn-Pb-Cd (табл. 5).

Таблица 5

Связи между концентрациями ТМ в однолетней хвое сосны с подвижной их формой в верхнем слое горизонта А почв

Связь ТМ в почве
Fe Mn Cu Zn Pb Cd
ТМ в однолетней хвое Fe 0.35 –0.37 0.52 0.43 0.53 0.32
Mn 0.19 –0.23 0.40 0.39 0.09 0.26
Cu 0.52 –0.44 0.88 0.84 0.63 0.73
Zn 0.51 –0.22 0.82 0.89 0.62 0.81
Pb 0.52 –0.37 0.89 0.89 0.62 0.77
Cd 0.69 –0.30 0.84 0.81 0.74 0.68


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.