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 | 2 || 4 | 5 |

Особенности загрязнения четвертичных отложений территории г. москвы тяжелыми металлами

-- [ Страница 3 ] --

В разрезе долины реки Москвы современный аллювий лежит на перхуровской толще (С3pr), сложенной доломитизированными известняками, вскрытая мощность которых - 5.7 м.

На территории Смоленско-Московской возвышенности слой голоцена подстилают отложения верхнего неоплейстоцена, представленные желтовато-серыми, разнозернистыми песками, с гравием и галькой в нижних слоях 3ей надпойменной (Ходынской(a-QIII1)) террасы р. Москвы, и серыми, плотными, слюдистыми, с вивианитом, с растительным детритом и раковинами моллюсков глинами озерно-болотных отложений времени микулинского межледниковья (Ih-QIIImik). Мощность песков достигает 9.8 м, глин – 4.1 м.

Таблица 4.2.

Средние содержания тяжелых металлов в горных породах четвертичных отложений и образований (рН > 5.5), мг/кг.

Горные породы Среднее содержание химического элемента
Возраст Литология медь цинк кадмий никель
K-QIV песок 27.0 124.13 0.199 8.1
супесь 30.0 146.10 0.253 15.0
суглинок 20.5 144.32 0.182 14.9
глина 20.3 91.50 0.109 11.8
a-QIII2 песок 4.8 37.50 0.023 3.7
a-QIII1 песок 5.6 27.83 0.029 4.3
ak-j-QIII1 песок 2.5 28.25 0.005 4.2
суглинок 12.0 44.00 0.065 12.0
глина 11.0 41.00 0.052 11.0
Ih-QIIImik глина 15.0 91.00 0.068 31.0
pr-QII-III суглинок 12.0 80.75 0.050 14.7
глина 14.5 76.00 0.067 16.8
f-QIIms песок 6.5 32.30 0.065 7.9
супесь 10.0 40.00 0.015 13.5
суглинок 16.4 48.20 0.089 15.9
глина 14.0 61.33 0.026 18.0
lgl-QIId-m глина 11.0 62.00 0.011 15.3
f-QIId-m песок 6.3 66.50 0.033 6.2
супесь 8.0 39.50 0.038 11.2
суглинок 13.0 54.50 0.043 22.0
глина 14.5 76.25 0.058 21.3
g-QIId суглинок 11.3 51.33 0.058 14.4
глина 13.0 35.00 0.090 18.5
f-QIIo-d песок 8.1 34.30 0.019 8.4

Насыпной слой на Москворецко-Окской равнине подстилают желтовато-серые, среднезернистые пески древнего аллювия 2ой надпойменной (Мневниковской (a-QIII2)) террасы р. Москвы. Их мощность составляет 0.5 м.

Среднечетвертичные отложения, подстилающие верхний неоплейстоцен, на Смоленско-Московской возвышенности представлены следующими геолого-генетическими комплексами. Глины покровных отложений (pr-QII-III) мощность 0.7 м. Неразделенный комплекс флювиогляциальных водно-ледниковых отложений московского оледенения (f-QIIms) и между днепровским и московским оледенениями (одинцовского межледниковья (f-QIId-m)) мощностью 1.4 м представлен коричневато-жёлтыми, неравномерно глинистыми, косослоистыми песками и серо-коричневыми глинами. Их подстилает буровато-серый суглинок морены днепровского оледенения (g-QIId), мощность которого изменяется от 2.7 до 9.2 м.

Озерно-ледниковые отложения между днепровским и московским оледенениями (одинцовского межледниковья (lgl-QIIo-d)) представлены буровато-серыми, неизвестковистыми суглинками и глинами озёрно-болотного типа (с растительными остатками). Вскрытая мощность слоя составляет 3 м.

Флювиогляциальные водно-ледниковые отложения между окским и днепровским оледенениями (лихвинского межледниковья (f-QIIo-d)) имеют мощность более 3 м. Это желтовато-серые, среднезернистые с гравием пески.

Слой неоплейстоцена на разрезе Смоленско-Московской возвышенности лежит на перхуровской толще (С3pr), представляющей собой доломитизированный известняк.

Геолого-генетические комплексы среднего неоплейстоцена, подстилающие верхнечетвертичные отложения на территории Москворецко-Окской равнины, очень разнообразны.

Покровные отложения (pr-QII-III) представлены безвалунными суглинками и глинами, вскрытая мощность колеблется от 0.4 до 0.6 м. Водно-ледниковые наследные отложения (da-QII-III) представлены серыми, мелко-среднезернистыми с гравием и галькой (в основании слоя) песками. Мощность отложений в представленом разрезе составляет 2.6 м.

Водно-ледниковые наследные отложения лежат на флювиогляциальных водно-ледниковых отложениях московского оледенения (f-QIIms), подстилаемых флювиогляциальными водно-ледниковыми отложениями между днепровским и московским оледенениями (f-QIId-m). Первые представлены супесями, глинами и суглинками серо-коричневых оттенков, вскрытая мощность отложения достигает 3.4 м. Флювиогляциальные водно-ледниковые отложения одинцовского межледниковья представлены бурыми суглинками, мощностью 3.6 м.

Их подстилают буровато-серые суглинки и глины морены днепровского оледенения (g-QIId), мощность которых 5.0-9.1 м.

Озерно-ледниковые отложения между днепровским и московским оледенениями (одинцовского межледниковья (lgl-QIIo-d)) представлены жёлтыми и буровато-серыми, неизвестковистыми супесями и суглинками. Вскрытая мощность слоя - 3.8 м.

Флювиогляциальные водно-ледниковые отложения между окским и днепровским оледенениями (лихвинского межледниковья (f-QIIo-d)) мощностью 4.66 – 13 м представлены серыми мелкозернистыми песками, буровато-серыми неизвестковистыми супесями и суглинками.

Отложения неоплейстоцена Москворецко-Окской равнины лежат на глинах меловой системы (К1).

В ходе работы был получен большой объем данных по основным геолого-литологическим разностям четвертичных отложений территории г. Москвы. При их анализе были рассчитаны средние содержания тяжелых металлов.

Средние содержания меди, цинка, кадмия и никеля в кислых (pHKCl < 5.5) и близких к нейтральным, нейтральным (pHKCl > 5.5) грунтах получены по данным анализа не менее 15 образцов для каждой литолого-стратеграфической разности, полученные данные сведены в таблицы 4.1., 4.2 и представлены в работе на диаграммах.

Диаграммы для меди, цинка, кадмия и никеля геолого-литологических разностей времени голоцена, представленного исключительно техногенными грунтами, не представляются информационными. Состав и структура слоя настолько сильно изменены, что четких границ содержания в различных литологических разностях выделить на графиках не представляется возможным.

Методами статистического анализа оценено среднее распределение рассматриваемых тяжелых металлов в отложениях времени голоцена.

В результате проведенных расчетов, были получены следующие значения коэффициентов корреляции исследуемых химических элементов: rCu-Zn = 0.70, rCu-Cd = 0.62, rCd-Ni = - 0.06, rCd-Zn = 0.82, rCu-Ni = - 0.67, rNi-Zn = - 0.35. Из полученных данных видно, что в случае пары «кадмий-никель» можно говорить почти о полном отсутствии любого типа линейных зависимостей. При рассмотрении пар «медь-цинк», «медь-кадмий» и «кадмий-цинк» можно проследить некоторую прямую линейную связь между двумя переменными, хотя сильной корреляции и здесь не наблюдается. В случае «медь-никель» и «никель-цинк» можно заметить, что одна переменная изменяется в противоположном направлении по отношению к другой, т.е. при уменьшении одной переменной, наблюдается увеличение другой переменной.

Диаграмма содержания меди и цинка в среде с рН > 5.5 литологических разностей времени неоплейстоцена, продемонстрировала четкое разделение по значениям тяжелых металлов для глинистых и песчанистых горных пород, но конкретного разделения внутри них, т.е. четких графических границ (областей) между песком и супесью, а также между сугликом и глиной нет. Это связано с тем, что возраст пород и связанные с этим процессы переноса тяжелых металлов также оказывают свое влияние на их содержание в литологических разностях.

В свою очередь, построенные для геолого-литологических разностей времени неоплейстоцена диаграммы содержания меди и цинка (кислая среда), кадмия и никеля (среды с рН<5.5 и рН>5.5), четких графических границ между литологическими разностями не выявили. Отсутствие явных границ содержания тяжелых металлов в различных геолого-литологических разностях, а также, нечеткие границы внутри глинистых и песчанистых горных породах, объясняется большим рядом факторов: положение относительно дневной поверхности, морфологическое строением, состав и наличие подземных вод, особенность процесса переноса внутри каждого геолого-литологического слоя.

Отмечено, что во всех литологических разностях - и в глинистых, и в песчанистых, чаще встречаются образцы со значением pH > 5.5. Соответственно, горные породы четвертичных отложений территории г. Москвы относятся к грунтам с нейтральной, близкой к нейтральной и слабощелочной реакцией, что дает возможность утверждать о развитии процесса накопления тяжелых металлов в этом слое.

Вероятность распределения кислых сред и сред с рН>5.5 исследуемых образцов грунта в зависимости от их возраста в общем объеме опробования территории, также отразила преобладание среды со значением рН>5.5 в анализируемых пробах. Исключением стали лишь грунты возраста древнего аллювиального клязьмо-яузского протока, у которых наблюдается преобладание образцов со значением рН < 5.5 в силу их большого литологического разнообразия.

Полученные данные позволяют оценить изменение концентрации тяжелых металлов в зависимости от литологического состава и кислотно-щелочного состояния геологических пород.

Наибольшие концентрации меди, цинка и кадмия зафиксированы в техногенных отложениях голоцена, что характерно для всех литологических типов как кислых, так и нейтральных и близко к нейтральным грунтов. Слабее эта тенденция выражена для никеля, концентрация которого более стабильна в разрезе.

Так в большинстве случаев концентрация тяжелых металлов глинистых и суглинистых разностей выше, чем в песчаных и супесчаных, что объясняется более высокой сорбционной способностью первых. Исключение составляют нейтральные и близкие к нейтральной грунты голоцена, представленные исключительно техногенными отложениями. Очевидно, это связано с тем, что в голоцене, как значится выше, продолжается процесс накопления тяжелых металлов из техногенных источников с инфильтрующими подземными водами, наиболее, активно которое реализуется в более водопроницаемых песках и супесях, поле распространения которых служат окнами для проникновения загрязнения в нижележащие горизонты.

Значительное влияние на концентрацию тяжелых металлов в грунтах оказывает кислотно-щелочное состояние среды. В кислых средах металлы подвижнее и естественно, что они в больших количествах аккумулируются в нейтральных, близких к щелочным условиям.

В суглинке морены днепровского оледенения на территории Смоленско-Московской возвышенности с понижением абсолютной отметки слоя наблюдается снижение рН среды в сторону сильнощелочной реакции (от 6.7 до 7.3). С возрастанием щелочности грунтов просматривается накопление тяжелых металлом: медь и цинк (с 14.8 мг/кг до 15.4 мг/кг и с 37.2 мг/кг до 48.2 мг/кг), кадмий и никель (с 0.037 мг/кг до 0.081 мг/кг и с 14.1 мг/кг до 17.2 мг/кг). Увеличение концентрации связано не только с процессами, идущими внутри слоя, но, безусловно, и с внешними факторами – в скважине № 7 суглинок морены днепровского оледенения подстилает песок древнего аллювия 3ей надпойменной террасы р. Москвы, и, согласно имеющемуся разрезу, являются сорбентами основной массы элементов, фильтрующимися через пески Ходынской террасы.

Значение рН в вертикальном разрезе зачастую меняется от щелочного до кислого состояния среды, и, в свою очередь, характеризуется чаще: возрастом, литологией и гидрологическими процессами участка. Так, в долине реки Москва, наблюдается нейтральная и близкая к нейтральной реакция во всей толще четвертичных отложений в силу песчанистого разреза. При таком разрезе на участке будет преобладать вертикальное просачивание вод. Разрез скважины наглядно демонстрирует связь содержания тяжелых металлов с литологией слоя. Так, супеси, хоть и представляют собой линзы в толще песка четвертичного аллювия, но, всеже, характеризуются сопоставимыми концентрациями изучаемых компонентов.

Представленные колонки скважин №№ 15, 16 наглядно демонстрируют зависимость содержания меди, цинка, кадмия и никеля в суглинке морены днепровского оледенения от рН среды. С понижением кислотности от рН=6.2 рН=5.1 снижается и концентрация изучаемых элементов - для меди с 16.8 мг/кг до 11.7 мг/кг, цинка с 36.5 мг/кг до 35.5 мг/кг, кадмия с 0.13 мг/кг до 0.06 мг/кг, никеля с 18.4 мг/кг до 14.8 мг/кг.

Полученные результаты позволяют заключить, что содержание тяжелых металлов в отложениях неоплейстоцена и голоцена несколько ниже их средних концентраций в почвенных горизонтах г. Москва, но существенно выше, чем их Кларки в литосфере (Заволокина С.В., 2005).

Наибольшие концентрации меди, цинка и кадмия зафиксированы в отложениях голоцена, что характерно для всех литологических типов и различного кислотно-щелочного состояния среды. Слабее эта тенденция выражена для никеля, концентрация которого более стабильна в разрезе.

В отложениях неоплейстоцена содержание меди, цинка и кадмия примерно в два раза ниже, чем для голоцена. Это связано с тем, что последние на значительной территории города имеет техногенное происхождение, и содержание в них тяжелых металлов зависит от двух причин: от захвата их во время образования, и в результате поступления с нисходящими потоками инфильтрующихся вод из почв, содержащих более высокие концентрации тяжелых металлов.

Глава 5. Комплексная оценка эколого-геохимических условий территории г. Москвы

В результате проведенных исследований химического состава грунтов четвертичных отложений, данные которых сведены в таблицу, представленную в главе 4 диссертационной работы, мы получили возможность оценить масштабы накопления меди, цинка, кадмия и никеля в толще голоцена и неоплейстоцена, а также сравнить их с объемом этих же элементов, выносимым р. Москвой с территории г. Москвы.

На основе данных, представленных в книге «Москва: геология и город», а также знаний приобретенных в ходе работы в ГУП «Мосгоргеотрест» стало возможным посчитать средние мощности всех двенадцати основных литолого-генетических горизонтов.

Масса меди, цинка, кадмия и никеля в четвертичных отложениях г. Москвы. Полученные данные о содержании меди, цинка, кадмия и никеля в четвертичных отложениях, найденные для всех двенадцати основных литолого-генетических горизонтов, позволили оценить масштабы накопления их в толще голоцена и неоплейстоцена. Для каждого литолого-генетического горизонта были выделены и количественно определены площади их распространения и средние мощности, на основании которых вычислены объемы и масса горных пород (табл. 5.1).

Таблица 5.1.

Масса меди, цинка, кадмия и никеля в четвертичных отложениях г. Москвы.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |
 





 
© 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.