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 | 4 ||

Особенности загрязнения четвертичных отложений территории г. москвы тяжелыми металлами

-- [ Страница 5 ] --

Вода четвертичных отложений имеет минерализацию несколько выше 1 г/л и Сl- - HCO3- - Na+ - Ca2+ состав Минерализация подземных вод верхнего карбона увеличивается с глубиной от 1050 мг/л на глубине ~ 13 м до 650 мг/л на отметке – 52 м, где состав воды становится HCO3- - Cl- – Ca2+.

Несомненно, что подземные воды четвертичных отложений значительно более подвержены влиянию антропогенной нагрузки и достаточно загрязнены. Об этом говорят закономерные снижения с глубиной отбора содержания изученных компонентов, в том числе и тяжелых металлов, особенно меди, концентрация которой в подземных водах верхней части разреза на глубине 4 м превышает содержание в более глубоких горизонтах в 2 раза. Более сложное изменение концентрации цинка, для которого характерны максимумы содержания на глубинах 4 и 10 – 12 м, где его также в 2 раза больше, чем в остальных опробованных горизонтах.

Действительные формы нахождения химических элементов в природных водных растворах, в том числе и подземных водах, во многом отличаются от данных химических анализов, выраженных обычно в концентрациях неассоциированных ионов.

Количественная оценка реальных состояний химических элементов в подземных водах стала возможной с развитием методов термодинамического моделирования физико-химических процессов в природных водных растворах, в основе которого лежат законы равновесной термодинамики.

Основой термодинамического моделирования гидрогеохимических процессов является представление о существовании в природных системах частичного или локального равновесия. Первое означает, что в неравновесной в целом гидрогеохимической системе могут существовать химические равновесия для отдельных реакций. Локальное равновесие подразумевает, что в целом неравновесную гидрогеохими­ческую систему можно разделить в пространстве на ряд участков, где в определенное время существуют условия химического равновесия. Между собой они находятся в неравновесном состоянии, обеспечивая также неравновесность крупных гидрогеохимических систем.

Рассматриваются два типа гидрогеохимических систем: гомогенные с взаимодействием между различными компонентами воды и гетерогенные — для систем типа вода—порода и т.п.

Гомогенные системы — это обычные природные растворы, оторванные от вмещающей их гетерогенной системы. Подобной задачей является определение форм нахождения химических элементов в природном растворе известного состава в конкретных РТ-условиях.

Гетерогенные системы — это более приближенные к действительности природные водные растворы, контактирующие с вмещающими породами и газовой фазой. Взаимодействие в подобных системах формирует химический состав природных вод.

Термодинамическое моделирование, исходя из процессов частичного и локального равновесия, состоит в том, что состояние системы описывается через ряд последовательных равновесных состояний.

По своей сути гидрогеохимические задачи подразделяются на две группы, связанные с расчетом равновесного состава и с моделированием необратимой эволюции системы.

Для расчета равновесного химического состава подземных вод существует два подхода: метод решения уравнений термодинамических констант равновесия реакций и метод минимизации свободной энергии Гиббса системы. Существует более 50 компьютерных программ позволяющих решать самые сложные аспекты геохимических процессов.

В диссертации термодинамическое моделирование выполнено с помощью программы SOLMINEQ. Результаты исследований приведены в работе. Моделирование показало, что преобладающей формой состояния цинка в подземных водах является его ион Zn2+, а меди – ионы хлорида меди CuCl+ и Сu2+.

Показано, что за исключением самых верхних частей разреза (на глубине 4 м) подземные воды изученной территории равновесны с карбонатом кальция. Все минералы меди и цинка, за исключением Cu2O в верхних частях разреза первого участка, не равновесны с подземными водами, что говорит о возможности их выноса при интенсивной инфильтрации.

Тяжелые металлы в грунтах четвертичных и каменноугольных отложений. Особенности распределения тяжелых металлов в грунтах четвертичных и каменноугольных отложениях до глубины 18 м рассмотрены на примере двух скважин (№№ 3,4) во взаимосвязи с гидро-геологическими скважинами №№ 1,2. Общий разрез испытательной площадки приведен в работе.

Полученные значения в техногенных грунтах скважины № 3 превышают найденные средние значения по всему региону по меди в 1.5 – 4 раза. В песке современного аллювия на границе с глиной видно значительное увеличение содержания меди. Это объясняется тем, что глинистые породы имеют более низкую проницаемость и значительную сорбционность по отношению к тяжелым металлам.

Содержание кадмия, меди, никеля и цинка в скважине № 4 в техногенных грунтах значительно превышает найденные нами средние значения для этих элементов. Это следствие высокой техногенной нагрузки на грунты. Попытки найти какие-либо закономерности в результатах анализа образцов техногенных отложений ни к чему не приводят вследствие особенности их формирования - при постоянном техногенном влиянии, как с поверхности, так и в самой толще (коммуникации, откачки и т.д.).

Динамика содержание тяжелых металлов в исследуемых скважинах по глубине в основном полностью согласуется с геолого-литологическим разрезом и его влиянием на их концентрацию. Так, на границе «песчанистые – глинистые» породы всегда можно видеть накопление и вследствие этого увеличение концентрации тяжелых металлов. Значение рН образцов с увеличением их выемки из известняка разрушенного до щебня, дресвы и муки каменноугольных отложений увеличивается в сторону более щелочной среды. А в глине это значение начинает снижаться.

Как известно, медь связывается в процессе миграции в форме малорастворимых карбонатов, что хорошо видно в разрезе при прохождении ее через карбонатные породы, концентрация меди выравнивается и отклонения по ее среднему содержанию в разрезе не значительно, о чем свидетельствуют и данные анализа образцов как грунта, так и грунтовой воды.

Кадмий относится к элементам слабого захвата, что хорошо иллюстрируют приведенные в работе колонки. Хорошо просматривается его связь с кислотностью среды. При увеличении рН грунта содержание кадмия снижается за счет его закрепления в комплексы.

Поведение никеля в разрезе очень неоднозначно, что можно объяснить постоянным пополнением его содержания вследствие разрушения почвенных и грунтовых минералов, например силиката никеля.

Цинк относится к элементам сильного накопления. При увеличении содержания его в грунтах заметно его значительное уменьшение содержания в грунтовых водах. В известковистых грунтах его содержание значительно снижается.

Полученные результаты анализа показали, что содержание цинка в глинистых породах скважины № 4 почти на порядок превышает содержание в песчаных породах скважины № 3. В глинистых породах для обеих скважин содержание меди с никелем выше раз в 5, а кадмия - на два порядка выше.

Это убедительно показывает, что основными аккумулирующими породами тяжелых металлов являются глинистые породы. Очевидна сорбция.

Основные выводы работы:

Четвертичные отложения на территории г. Москвы являются основным накопителем тяжелых металлов, поступающих в окружающую среду в результате антропогенной нагрузки. Содержание меди, цинка, кадмия и никеля в них (голоцен и неоплейстоцен) несколько ниже, чем в почвенных горизонтах, но существенно выше, чем в сопредельных районах Центральной России. Полученные данные обязательно надо учитывать при проведении различных строительных работ, при которых на поверхность извлекается значительная масса горных пород и содержащиеся в них тяжелые металлы вовлекаются в водную и воздушную миграцию и оказывают негативное влияние на экологическую обстановку города.

В большинстве случаев концентрация изученных тяжелых металлов в глинистых и суглинистых разностях выше, чем в песчаных и супесчаных, что объясняется более высокой сорбционной способностью первых, что также подтверждается и на отдельно изученном объекте на левом берегу р. Москвы в районе Краснопресненской набережной.

В кислых средах металлы боле подвижные и естественно, что они в больших количествах аккумулируются в щелочных условиях.

Изучение подземных вод четвертичных отложений на типовом участке современного строительства в районе Краснопресненской набережной позволило заключить, что они значительно подвержены влиянию техногенной нагрузки на что указывает более высокое содержание Zn и Cu в подземных водах верхних частей разреза.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

  1. Заволокина С.В. Оценка загрязнения грунтов г. Москвы тяжелыми металлами (медь, цинк, кадмий, никель) при проведении инженерно-экологических изысканий.// Четвертая научно-практическая конференция. Раздел «Охрана окружающей среды» - новые подходы и требования к разработке. Материалы докладов. – М.: Эко-Real, 2004, 62 - 68 с.
  2. Заволокина С.В. Тяжелые металлы (медь, цинк, кадмий, никель) в четвертичных отложениях территории г. Москвы.// VII Международная конференция «Новые идеи в науках о земле»: Материалы докладов..т. 4. – М.: КДУ, 2005, 19 с.
  3. Заволокина С.В., Зверев В.П. О масштабах загрязнения четвертичных отложений территории г. Москвы тяжелыми металлами.// Сергеевские чтения. Инженерно-геологические проблемы утилизации и захоронения отходов. Выпуск 7/ Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии (23 марта 2005 г.) – М.: ГЕОС, 2005, с. 111-115.
  4. Заволокина С.В., Зверев В.П. О распределении тяжелых металлов (меди, цинка, кадмия, никеля) в четвертичных отложениях территории Москвы // Геоэкология, инженерная геология, гидрогеология, геокриология – М.: НПО «Издательство «Наука»», 2007, № 1, с. 67-74.


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 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.