Способ определения загрязненности почвенного покрова техногенными компонентами

 

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для выделения участков загрязнения почвенного покрова, установления источников загрязнения и зон влияния промышленных предприятий. Согласно заявленному способу отбирают пробы почв, их высушивают, просеивают до фракции менее 1 мм, просеянную часть каждой пробы анализируют при помощи бинокулярного стереоскопического микроскопа, затем устанавливают процентное соотношение техногенных компонентов, по которым проводят построение изолиний и по трехкратному превышению значений относительно фона выделяют загрязненные предприятиями участки почвенного покрова. Технический результат: экспрессное определение загрязненности почвенного покрова. 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для выделения участков загрязнения почвенного покрова, установления источников загрязнения и зон влияния промышленных предприятий.

Загрязнение почв интересует многих исследователей, так как почвенный покров является идеальной депонирующей средой. В почве фиксируются природные составляющие, которые характерны для почвообразующих пород, а также частицы техногенного происхождения, поступающие за счет выбросов промышленных предприятий и других загрязнителей. Почвенный покров урбанизированных территорий представляет собой сложную природно-антропогенную систему. Продукты техногенеза накапливаются в верхних горизонтах почв, изменяя их химический состав, и включаются в природные и техногенные циклы миграции. В почве накапливаются вещества, не подверженные процессам полного разрушения, которые особо опасны для живых организмов в виде пылевой составляющей.

Известен способ определения техногенной загрязненности почвенного покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), выбранный в качестве прототипа [полное описание к патенту РФ №2133487, МПК 7 G 01 V 9/00, 3/00, G 01 N 27/76, опубл. 20.07.99], включающий отбор проб почв, высушивание, просеивание до фракции менее 1 мм, поочередном помещение отсеянной фракции в кювету из немагнитного материала, установление ее на платформу датчика магнитной восприимчивости, проведение измерения, затем полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа.

Однако этим способом проводят определение загрязнения почвенного покрова на площади без учета вещественного состава техногенных компонентов, что не позволяет выявлять и дифференцировать источники загрязнения.

Задачей настоящего изобретения является экспрессное определение загрязненности почвенного покрова, включающей изучение вещественного состава техногенных компонентов, что позволяет выявлять причину загрязнения, выделять загрязненные участки почвенного покрова и устанавливать источники-загрязнители на территории городов и других населенных пунктов на стадии рекогносцировочных или детальных эколого-геохимических исследований.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения загрязненности почвенного покрова техногенными компонентами, так же как в прототипе, заключающемся в отборе проб почв, их высушивании, просеивании до фракции менее 1 мм, определении в них наличия загрязняющих компонентов, вынесении полученных значений на карту исследуемой территории, построении изолиний и по превышениям значений относительно фона выделении загрязненных предприятиями участков почвенного покрова. Согласно изобретению просеянную часть каждой пробы анализируют при помощи бинокулярного стереоскопического микроскопа, затем устанавливают процентное соотношение техногенных компонентов, по которым проводят построение изолиний и по трехкратному превышению значений относительно фона выделяют загрязненные предприятиями участки почвенного покрова.

Предлагаемый способ, по сравнению с известным, дает возможность конкретизировать участки загрязнения почвенного покрова не только тяжелыми металлами группы железа, а также другими химическими элементами, из которых могут состоять частицы техногенного происхождения, что позволяет устанавливать источники загрязнения и выделять предприятия-загрязнители на различных стадиях исследований.

Полученные с его помощью результаты повышают минералогическую, геохимическую, экологическую и социальную эффективность работ за счет экспрессности и достоверности исследований.

Изобретение поясняется чертежами.

Фиг.1 - металлические сферулы черного цвета размером в диаметре от сотых долей мм до 1 мм, характерные для чугунолитейного производства.

Фиг.2 - стекловидные сферулы серого (а) и белого (б) цветов размером от десятых долей мм до 1 мм, характерные для производств теплоэнергетического комплекса.

Фиг.3 - карта распределения металлических сферул черного цвета в почвенном покрове территории Кировского района г. Томска. Цифровые значения указывают величину процентного содержания техногенных составляющих. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения почвенного покрова. Области, заштрихованные в клетку, - территории промышленных предприятий.

В таблице приведена типовая характеристика частиц в почвенном покрове Кировского района г.Томска.

Пример выполнения предлагаемого способа. На территории Кировского района г.Томска было отобрано 115 проб почв весом по 1-1,5 кг по сети 150×150 метров. После отбора пробы высушивались, просеивались, квартовались до веса 50 г, затем часть из каждой пробы весом 1-1,5 г (необходимым для заполнения кюветы) истиралась до состояния пудры. Истертую часть проб анализировали с помощью рентгено-структурного анализа на установке ДРОН-ЗМ для диагностики природных составляющих, среди которых были определены кварц, альбит, микроклин, гематит, гетит, слюда, монтмориллонит, каолинит, гипс, хлорит. В таблице приводится часть этих данных. Оставшуюся часть просеянных неистертых проб изучали с помощью бинокулярного стереоскопического микроскопа (МБС-9) с определением процентного соотношения природных и техногенных составляющих методом сравнения с эталонными кружками [Вахромеев С.А. Руководство по минераграфии. - М.: Государственное издательство геологической литературы, 1950, с. 178-181]. Из техногенных составляющих в пробах выделяли в основном хорошо сохраняющиеся металлические сферулы черного цвета размером в диаметре от сотых долей мм до 1 мм, характерные для чугунолитейного производства (фиг.1). Изучение отходов производства чугунолитейного цеха открытого акционерного общества (ОАО) “Сибэлектромотор” позволило выделить аналогичные образования. Последующее их совместное исследование на микроэлементном уровне с помощью лазерного микроанализатора (LMA-10) позволило установить их идентичность по химическому составу с преобладанием железа, марганца, титана, алюминия и кремния. Второй тип частиц был представлен стекловидными сферулами серого и белого цветов размером от десятых долей мм до 1 мм, характерными для производств теплоэнергетического комплекса (фиг.2). В таблице приводится часть этих данных. Остальные техногенные составляющие в виде углистых, сажистых и биогенных образований были выявлены в единичных пробах и в незначительном количестве.

Полученные результаты вынесли на карту, после чего провели построение изолиний техногенной составляющей и по трехкратным превышениям значений относительно фона выделили участки максимального загрязнения металлическими сферулами черного цвета (фиг.3). Фоновые концентрации составили 3-5%. Ореолы повышенных значений загрязнения характеризовались величинами более 3-5%, а аномальные в области более 15%. Участки максимального загрязнения характеризовались значениями более 25%, что отражает специфику предприятий с его чугунолитейным производством. Ореолы распространения частиц данного типа позволили выделить площади загрязнения и установить предприятия-загрязнители данной территории, в которых присутствует чугунолитейное производство. По результатам исследования были установлены участки загрязнения почвенного покрова на территории Кировского района г.Томска и выявлены предприятия-загрязнители, среди которых ОАО “Сибэлектромотор” (“Сибэлектромотор”), ОАО “Манометр” (“Манометр”), Томский электромеханический завод (ТЭМЗ), Томский электроламповый завод (ТЭЛЗ), Томский электротехнический завод (ТЭТЗ) и Томский инструментальный завод (ТИЗ) (фиг.3).

Представленные данные являются составной частью эколого-геохимического и многоцелевого минералого-геохимического картирования и направлены на создание технологий этих картирований, а также отработки методологии геоэкологического мониторинга.

Формула изобретения

Способ определения загрязненности почвенного покрова техногенными компонентами, включающий отбор проб почв, их высушивание, просеивание до фракции менее 1 мм, определение в них наличия загрязняющих компонентов, вынесение полученных значений на карту исследуемой территории, построение изолиний и по превышениям значений относительно фона выделение загрязненных предприятиями участков почвенного покрова, отличающийся тем, что просеянную часть каждой пробы анализируют при помощи бинокулярного стереоскопического микроскопа, затем устанавливают процентное соотношение техногенных компонентов, по которым проводят построение изолиний, и по трехкратному превышению значений относительно фона выделяют загрязненные предприятиями участки почвенного покрова.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3