Эколого-геохимическая оценка состояния биосферы

     Полезные аномалии – улучшающие среду, делающие ее более пригодной для жизнедеятельности человека. Например, геохимические аномалии карбонатов щелочноземельных металлов вокруг предприятий строительных материалов, в частности, вокруг цементных заводов, расположенных в таежной зоне с сильнокислыми и кислыми почвами, в результате почвы в зоне воздействия предприятия становятся нейтральными и слабощелочными, что более благоприятно для использования их в сельском хозяйстве

     Вредные аномалии - с повышенной концентрацией токсичных веществ. Ухудшают условия существования человека, растений и животных (этим аномалиям уделяют большое внимание в связи с загрязнением  окружающей среды),

     Нейтральные – не оказывают определенного влияния на экологические свойства окружающей среды и на здоровье  людей. Например, концентрация железа и алюминия в почвах городов не служит непосредственной причиной, влияющей на здоровье человека.

      По особенностям формирования  можно выделить аномалии трех основных видов:

• аномалии, формирующиеся на техногенных геохимических барьерах. При этом могут концентрироваться элементы, поступающие в результате природной и техногенной миграции. Например, на водохранилищах у барьеров в приплотинной части происходит концентрация целого ряда элементов (в том числе тяжелых, токсичных), мигрировавших в виде растворов и взвесей.
• аномалии, образующиеся на природных геохимических барьерах за счет поступления в миграционный поток элементов, связанных с антропогенной деятельностью. Такие аномалии чаше всего встречаются вблизи промышленных предприятий, на механических и других природных барьерах.
• Отрицательные аномалии, возникающие за счет интенсивного антропогенного выноса элементов. Таким выносом служит растворение и перенос целого ряда элементов и их соединений кислыми и щелочными водами, поступающими в результате откачки на поверхность Земли.

     Техногенные аномалии чаще имеют полуэлементный состав. Для них рассчитываются суммарный показатель загрязнения Z_c (СПЗ), характеризующий эффект воздействия группы элементов. Показатель рассчитывается так:

                                                          Z _c=∑ Kc - (n – l)

где Кс – коэффициент концентрации, который рассчитывается как отношение содержания элемента в исследуемом объекте С к среднему фоновому его содержанию С : К = С/С , причем К_с> 1;

n – число учитываемых аномальных элементов.

     Суммарные показатели загрязнения рассчитываются для различных компонентов ландшафта – почв, снега, донных отложений.

     Этот показатель может определяться для содержания в отдельной пробе и для участка территории (района, функциональной зоны, очага ореола). В последнем случае исследование ведется по геохимическим выборкам. Анализ расположения геохимических показателей, получивших в результате опробковения почв по регулярной сети, даёт пространственную структуру загрязнения селитебных территорий и воздушного бассейна с наибольшим риском для  здоровья населения.

     Оценка опасности загрязнения почв компонентом элементов по показателю Z_c  проводится по оценочной шкале, градиент которой разработан на основе изучения показателей состояния здоровья населения, проживающего на территориях с различным уровнем загрязнения почв.

5.2. 

Рассчитать  СПЗ почв с учетом фоновых содержаний элементов.

Mn-700, Ni-25, Со-12,V-100, Cr-120, Mo-1.5, Cu-30, Pb-20, Zn-70 ,Sn-3.3 (мг/кг).

К (Мn)= = 11 мг/кг

K (Ni)= = 8,4 мг/кг

K (Со)= =6,92 мг/кг

K (V)= = 11,5 мг/кг

K (Cr)= = 33,75 мг/кг

K (Мо)= = 22,3 мг/кг

K (Cu)= = 68 мг/кг

K (Pb)= = 179,5 мг/кг

K (Zn)= = 45,71 мг/кг

K (Sn)= = 31,52 мг/кг

∑ K = 11+8,4+6,92+11,5+33,75+22,3+68+179,5+45,714+31,52=418,6 мг/кг

Z _c=∑ K - (n – l)=418,6 – (10-1)=418,6 – 1=409,6 мг/кг

Вывод:

      Расчет суммарного показателя загрязнения (СПЗ) показал, что категория загрязнения почв – чрезвычайно опасная, потому что величина СПЗ превышает 128 мг/кг и равняется 409,6 мг/кг. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

                                                                                                                                                                          
 
 

6.Суммарный  показатель загрязнения  снега. Временной  характер загрязнения.

    Аэрогенное загрязнение характеризуют суммарным показателем загрязнения не только почвы, но и снегового покрова.

     При анализе суммарных показателей  загрязнения почвы и снегового  покрова возможно выделение на территории участков с устойчивым, реликтовым и современным загрязнением.

     Устойчивое  загрязнение – одинаковая интенсивность накопления металлов в почве и снеговом покрове.

     Реликтовое  загрязнение – фиксируется по большей загрязненности почвенного покрова по сравнению со снеговым. Являясь остаточным, реликтовое загрязнение можно представить опасным как источник вторичного загрязнения приземных слоев атмосферного воздуха.

     Современное загрязнение – сопровождается более интенсивным накоплением металлов в снеговом покрове по сравнению с почвенным. Носит прогрессивный характер. Оно связано с действующими сейчас источниками загрязнения.

6.1.

Рассчитать Z_c и сделать вывод.

Z_c=∑ K_c - (n – l),  К_с - коэффициент концентрации, К_С= С/С , причем К_с> 1;

Z_{c =}27+56+78+85+131+183-(6-1)=555 – очень высокий уровень загрязнения.

Z_{c =}13+44+79+123+169+205-(6-1)=628 - очень высокий уровень загрязнения.

Z_{c =}19+35+192+235+308+294-(6-1)=1078 - очень высокий уровень загрязнения.

Z_{c =} 27+32+105+198+260+281-(6-1)=898 -очень высокий уровень загрязнения.

Z_{c =} 48+56+121+174+295+217-(6-1)=906 - очень высокий уровень загрязнения.

Z_{c =} 67+72+97+98+162+175-(6-1)=666 - очень высокий уровень загрязнения.

Вывод:

     Уровень загрязнения по расчетам суммарного показателя загрязнения снегового покрова очень высокий, потому что превышает 256. Это следует из ориентировочной шкалы оценки аэрогенных очагов загрязнения снегового покрова. 
 
 
 
 
 
 
 

        
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     7.Оценка  экологической обстановки  территории по  геохимическим

                                показателям.

     При оценке качества окружающей среды и  проведения экологического картографирования  большое внимание уделяется геохимическим факторам формирования экологической ситуации.

     В современном экологическом картографировании  принято 5 градаций территорий по степеням остроты экологической ситуации:

• удовлетворительная,
• напряженная,
• критическая,
• кризисная (зона чрезвычайной экологической ситуации),
• катастрофическая (зона экологического бедствия).

7.1.

     Пользуясь справочными данными по величинам  ПДК химических элементов в воде и почве, установить степень остроты  экологической ситуации по каждому  показателю в отдельности.

Величина ПДК  химических элементов в питьевой воде, мг/л.

1. Элемент Мо – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

0,25 мг/л < 1, поэтому Мо относится к удовлетворительному показателю.

2. Элемент As  – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

0,05 мг/л < 1, поэтому As относится к удовлетворительному показателю.

3. Элемент Pb – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

0,03 мг/л <1, поэтому Pb относится к удовлетворительному показателю.

Вывод:

     Питьевую  воду с содержанием веществ (Мо, As, Pb.) относящимися к удовлетворительным параметрам (это установили, пользуясь справочными данными по величине ПДК химических элементов) можно употреблять для питья, но полностью считать пригодной нельзя. Потому что даже незначительное содержание химических элементов в воде может вызвать нежелательные последствия, побочные и аллергические явления.

Величина ПДК химических элементов в почве мг/л.

1. Элемент Co – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

50 мг/л < 10, следует, что Co относится к катастрофическому показателю.

2. Элемент Ni  – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

80 мг/л < 10, поэтому Ni относится к катастрофическому показателю.

3. Элемент Mo  – вещество второго класса опасности. Его ПДК равен

5,0 мг/л =5-10, следовательно, Mo относится к кризисному показателю.

Вывод:

Пользуясь справочными  данными по величине ПДК химических элементов, в почве установили, что  почва находится в катастрофическом состоянии, так как ПДК> 10.Поэтому почва с содержанием элементов (Co, Ni, Mo) в таких количествах совсем не пригодна для сельскохозяйственных  растений.

7.2.

Дать комплексную оценку эколого-геохимической ситуации территории.

     При комплексной оценке эколого-геохимической ситуации территории выяснилось, что ПДК химических элементов в питьевой воде удовлетворительно, то есть вода пригодна для использования и употребления, а ПДК Со и Ni  в почве является катастрофической, ПДК Мо в почве - кризисная. Таким образом, данная территория находится в зоне экологического бедствия.

8.Технофильность и деструктивная активность элементов.

8.1.

     Техногенная миграция химических элементов – техногенез. Во второй половине 20 в. техногенез оказался главным геохимический фактором на поверхности Земли. Объектами его исследований стали техногенные процессы в городах, районах рудников, реках и озерах, мировом океане.

     На  реки и озера ложится огромная техногенная нагрузка. По данным ЮНЕСКО, реки ежегодно сбрасывают в океан миллионы тонн техногенного железа, свинца, молибдена, фосфора и др. элементов. В результате ионный сток рек с каждым годом увеличивается.

       К началу 70-х гг. техногенная составляющая ионного стока колебалась в пределах 30-60% от общего выноса солей. Загрязнение сильно изменяет биологический круговорот. В реках и озерах исчезает рыба, вода становится непригодной для питья. Много факторов доказывают техногенную миграцию в океане. Из морской воды добывают Mg, Na, К, Cl. Запасы их практически не ограничены, а технология извлечения часто проще, чем при обычной добыче. Например, бурением на шельфах получают около 20% мировой добычи нефти. Прибрежно-морские россыпи содержат алмазы, касситерит, ильменит, рутил, циркон, монацит и др. минералы. Изучается возможность добычи на шельфах фосфоритов и глауконитовых песков. Разработаны методы добычи железомарганцевых конкреций (Fe, Mn, Ni, Co, Сu) океанического дна.