CC BY
16
УДК 550.42/502.175
Селезнев А.А.
Институт промышленной экологии УрО РАН, г Екатеринбург, Россия Е-mail: seleznev@ecko.uran.ru
ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПОВЕРХНОСТНОМ ГРЯЗЕВОМ ОСАДКЕ
Г. ЧЕЛЯБИНСКА
Современные антропогенные отложения являются перспективным геоиндикаторным компонентом в эколого-геохимических исследованиях урбанизированных территорий. Методы на основе изучения современных отложений являются экспрессными и малозатратными, позволяют получить более полную информацию о потоках миграции поллютантов при комплексной оценке экологического состояния городов. Одной из фаций современных антропогенных отложений является поверхностный грязевой осадок на урбанизированной территории. Грязевые отложения переносят и накапливают поллютанты, являются вторичным источником загрязнения в городах. Вещественный состав отложений представлен частицами почвы, песка, торфа, пыли и мелкого мусора. Формирование грязевого осадка происходит на территориях кварталов разных лет постройки. Мощность отложений составляет в среднем 5 см, время существования - от нескольких месяцев до нескольких десятилетий. Исследование состава и свойств грязевых отложений на урбанизированной территории позволяет получить дополнительную эколого-геохимическую информацию о процессах миграции и накопления поллютантов.
Наблюдается сильная положительная корреляционная связь между металлами Zn и Cu, Zn и Pb. Слабые положительные корреляции наблюдаются между большинством исследованных металлов. Среда отложений нейтральная и слабощелочная. Кислотность почв сопоставима с кислотностью отложений локальных понижений микрорельефа в Челябинске. Для отложений в Челябинске характерная геохимическая ассоциация металлов Mn-Zn-Ni-Pb-Cu-Co в порядке убывания средних концентраций. Ассоциации металлов для почв и донных отложений в Челябинске Zn-Ni-Cu-Pb-Co в порядке убывания концентраций. Содержание Pb и Zn в отложениях в Челябинске превышают нормативы ПДК и ОДК в почвах. Средние концентрации исследуемых металлов, за исключением Mn и Co, выше кларкового содержания.
Ключевые слова: поверхностный грязевой осадок, современные антропогенные отложения, отложения локальных понижений микрорельефа, тяжелые металлы, загрязнение, урбанизированная среда
Поверхностный грязевой осадок представляет фацию современных антропогенных отложений города, результат постоянно происходящих процессов современного седиментогенеза [1]-[3]. Грязевые отложения участвуют в долгосрочных процессах миграции и накопления загрязнения [4],
[5], являются вторичным источником загрязнения
[6], [7]. Отложения являются перспективным компонентом опробования при проведении эколого-геохимической оценки городских территорий [1], [8]. Вещественный состав осадка представлен частицами почвы, песка, торфа, пыли и мелкого мусора. Содержание поллютантов в отложениях характеризует загрязнение территории, с которой происходит накопление осадка [1].
Целью работы является определение элементного состава поверхностных грязевых отложений в г. Челябинске. Изучение грязевого осадка проводится в рамках исследования механизмов образования, накопления загрязнения и геоэкологической роли современных антропогенных отложений на урбанизированных территориях. Опробование грязевых отложений проводится в селитебной зоне города на
территориях кварталов с многоэтажной жилой застройкой. Отбираются образцы поверхностного грязевого осадка, отложений локальных понижений микрорельефа (иначе говоря, осадок или грязь из луж). В отложениях определяется содержание металлов РЬ, 2п, Си, N1, Со и Мп, уровень кислотности, содержание органического вещества, зольность.
В летний период 2016 г. в разных районах г. Челябинск было отобрано 53 образца грязевого осадка. В табл. 1 показаны параметры распределения концентраций металлов в грязевом осадке г. Челябинска.
Распределение элементов Си и Со в отложениях в г. Челябинск имеет нормальный вид, у остальных элементов - логнормальное.
Наблюдается сильная статистически значимая положительная корреляционная связь между металлами 2п и Си, 2п и РЬ (коэффициент корреляции > 0,7), что может свидетельствовать об общем генезисе металлов в отложениях. Слабые положительные, однако, статистически значимые корреляции наблюдаются между большинством исследованных металлов.
Селезнев А.А.
Тяжелые металлы в поверхностном грязевом осадке..
Таблица 1 - Параметры распределения концентраций металлов в грязевых осадках г. Челябинска
Металл Среднее, мг/кг Медиана, мг/кг Диапазон, мг/кг Стандартное отклонение, мг/кг Среднее логарифма Медиана логарифма Избыточный эксцесс
Mn 759 734 564-1907 187 6,61 6,60 28,10
Co 14 14 10-22 2 2,65 2,64 3,83
Ni 60 58 39-136 16 4,07 4,06 9,41
Zn 335 288 109-1368 207 5,67 5,66 11,01
Cu 50 47 28-113 17 3,86 3,84 3,16
Pb 56 50 22-210 34 3,91 3,91 9,02
почвах [11]. Средние концентрации исследуемых металлов, за исключением Мп и Со, выше кларкового содержания [12].
Исследование состава и свойств грязевых отложений на урбанизированной территории позволяет получить дополнительную эколого-геохимическую информацию о процессах миграции и накопления поллютантов. Происхождение поллютантов в осадке на территории г. Челябинска связано с антропогенными источниками, прежде всего с выбросами промышленных предприятий, и автотранспорта, продуктами износа рабочих поверхностей автомобилей (шин, тормозных колодок, деталей двигателя).
14.09.2017
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного
проекта № 16-35-60044 мол_а_дк.
Список литературы:
1. Селезнев А.А. Эколого-геохимическая оценка состояния урбанизированной среды на основе исследования отложений пониженных участков микрорельефа (на примере г. Екатеринбурга). [Текст]: дисс. ...канд. геол.-мин. наук: 25.00.36: защищена 26.03.2015: утв. 01.07.2015 / Селезнев Андриан Анатольевич. - Екатеринбург, 2015. - 141 с.
2. Selbig W. R. From streets to streams: Assessing the toxicity potential of urban sediment by particle size / W. R. Selbig, R. Bannerman, S. R. Corsi // Sci. of the Tot. Env. - 2013. - N 444. - P. 381-391.
3. Apeagyei E. Distribution of heavy metals in road dust along an urban-rural gradient in Massachusetts / E. Apeagyei, M. S. Bank, J. D. Spengler // Atmosphedfric Environment. - 2011. - N 45(13). - P. 2310-2323.
4. Экология города / под ред. Н. С. Касимова. - М. : Научный мир, 2004. - 624 с.
5. Seleznev A. A., Yarmoshenko I. V. Study of urban puddle sediments for understanding heavy metal pollution in an urban environment / A. A. Seleznev, I. V. Yarmoshenko / Environmental Technology & Innovation. - 2014. - Vol. 1-2. - P. 1-7.
6. US EPA 833-B-09-002. Developing Your Stormwater Pollution Prevention Plan: A Guide for Industrial Operators, United States Environmental Protection Agency, Washington, DC. 2009.
7. US EPA-833-F-08-009. Managing Wet Weather with Green Infrastructure. Municipal Handbook. Green Streets, United States Environmental Protection Agency, Washington, DC. 2008.
8. Касимов Н. С. Экогеохимия городских ландшафтов / Н. С. Касимов. - М.: Изд-во Моск. гос. у-та, 1995. - 327 с.
9. Галиулин Р. В. Загрязнение системы почва-вода-гидрофит-донные отложения канцерогенными веществами при техногенезе / Р. В. Галиулин, Р. А. Галиулина / ВОДА: ХИМИЯ И ЭКОЛОГИЯ. - 2012. - №7. - с. 13-17.
10. Галиулин Р. В. Анализ активности ферментов почв и речных донных отложений как способ диагностики хронического и аварийного загрязнения экосистем тяжелыми металлами / Р. В. Галиулин, Р. А. Галиулина / Агрохимия. - 2010. - № 5. - с. 72-77.
11. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН 2.1.7.2041-06: утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г. Г. Онищенко 19 янв. 2006 г.; дата введения: 1 апр. 2006 г.
12. Григорьев Н. А. Распределение химических элементов в верхней части континентальной коры / Григорьев Н. А. - Екатеринбург, УрО РАН, 2009. - 382 с.
Сведения об авторе:
Селезнев Андриан Анатольевич, научный сотрудник лаборатории физики и экологии Института промышленной экологии УрО РАН, кандидат геолого-минералогических наук 20219, г. Екатеринбург, ул. С. Ковалевской, 20, тел.: (343) 3623094, e-mail: seleznev@ecko.uran.ru
Среда отложений нейтральная и слабощелочная, уровень кислотности варьируется от 6,9 до 8,8 ед. водной вытяжки (среднее значение 7,9). Кислотность почв сопоставима с кислотностью отложений локальных понижений микрорельефа в г. Челябинск [9].
Для отложений г. Челябинска характерная геохимическая ассоциация металлов (в порядке убывания средних концентраций) Мп-2п-№-РЬ-Си-Со. Ассоциации металлов для почв и донных отложений в г. Челябинск (в порядке убывания концентраций) 2п-№-Си-РЬ-Со [10].
Содержание РЬ и 2п в отложениях в г. Челябинск превышают нормативы ПДК и ОДК в
