Русский   English
ДонНТУ   Портал магістрів

Реферат за темою випускної роботи

Зміст

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність досліджень

Сучасні осадові породи формуються в акумулятивних ландшафтах і насичені техногенним речовиною, важливу частину якого складають солі і токсичні елементи. У процесі водної міграції техногенні сполуки відчувають закономірну диференціацію в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення.

Грунти схильні техногенного забруднення, в умовах промивного режиму забруднюючої речовини. У процесі водної міграції проникають у ґрунтові і поверхневі води, і на певних ділянках можуть локалізуватися у водоносні ґрунти і донні відкладення. Порівняльна характеристика ступеня і характеру забруднення грунтів і водонасичених відкладень є актуальним завданням екологічної безпеки.


Цілі і завдання досліджень:

Мета досліджень полягає у порівняльній еколого-геохімічної оцінки стану ґрунтів, ґрунтів зони водонасичення і донних відкладень міських територій (на прикладі м. Донецька).


Завданнями досліджень є:


Об’єкт досліджень:

Грунти, грунти зони водонасичення і донні відкладення.


Предмет дослідження:

Фактори і процеси у зв’язку з диференціацією техногенного речовини в ряду грунт – водонасичені грунти – донні відкладення.


Методи дослідження:

Збір і систематизація даних, хіміко-аналітичні дослідження буріння свердловин, відбір проб, обробка даних з використанням ПК.


Наукова новизна отриманих результатів:


Особистий внесок автора

Автор брав участь у польових роботах з моніторингу ґрунтів, ґрунтів зони водонасичення, донних відкладень.

2. Аналіз, систематизація та узагальнення раніше проведених досліджень

За дослідженням стану грунтів накопичений значний обсяг матеріалів.

Питань планування та здійснення програм екологічного моніторингу: державного, виробничого, громадського присвятили свою роботу Е. В. Веніціанов, В. Н. Виниченко, Т. В. Гусєва, С. Д. Дайман, Е. А. Заїка, Я. П. Молчанова, В. А. Сурнін, М. В. Хотулева [1]. Особливу увагу було приділено екологічному моніторингу, а також простим і доступним методам, що не вимагає великих витрат, але дозволяє скласти хоча б загальне уявлення про характер проблеми. Описано можливості і області застосування таких ефективних і маловитратних методів моніторингу як візуальні спостереження, картування, биоиндикация, дана довідкова інформація по забруднюючих речовинах, нормативах їх вмісту в різних середовищах і методах оцінки стану природних об’єктів.

Розанов Б. Г.  [2], вважає, що морфологія грунтів є одним з основних розділів ґрунтознавства, в концентрованому вигляді, що відображає історію грунтоутворення в процесі трансформації грунтів та їх еволюції з гірських порід.

Детальне дослідження морфологічних властивостей ґрунтів дає ключ до пізнання різноманіттю ґрунтових характеристик, представляючи собою найважливіший етап вивчення генезису грунтів. Морфологія грунтів являє собою інформаційну та методологічну основу для розвитку класифікаційного і географічного напрямків у сучасному ґрунтознавстві.

Умови ґрунтоутворення, накопичення та руху солей в грунтах степової зони південно-західній Сибіру, а також вплив процесів замерзання і відтавання ґрунтів, осінніх промивних режимів на сольовий режим вторічнозасоленних південних чорноземів і врожай сільськогосподарських культур розглянуті в роботі П. С. Паніна, І. Б. Долженко, В. І. Чаканова [3].

Методики польових і лабораторних досліджень грунтів урбанізованих територій, а також способи мікро-біологічного діагностування ґрунтів, що знаходяться на різному рівні антропогенної дигресії. Наведено методи оцінки рівня забруднення ґрунтів важкими металами в роботі Федорець Н.  Г.,  Медведєвої М.  В.  [4].

Огляд раніше проведених досліджень дає можливість зробити висновок про те, що проблемі стану і забруднення грунтів в навколишньому середовищі приділяється багато уваги, але, не дивлячись на все це, вона залишається недостатньо дослідженою, оскільки приділялося мало уваги вивченню питань порівняльної характеристики забруднення ґрунтів. Тому досить актуальним є розгляд досліджуваних даних з метою виявлення причин утворення ореолів забруднення.

3. Характеристика ситуації міста

Формування сучасних осадових порід відбувається під впливом техногенних факторів, вплив яких в межах промислово-міських агломерацій є провідним. В результаті утворюється новий тип опадів, насичених предметами антропогенного походження (поліетиленові пакети, пляшки, скло, будівельний і інше сміття) і містять велику різноманітність техногенної мінералізації.

В умовах м. Донецька накопичення сучасних відкладень наголошується в акумулятивних ландшафтах – заплавах балок і річок. Особливо активно осадконакопление відбувається у вигляді донного аллювия водосховищ різного призначення, який представлений засміченими переважно дисперсними темно-сірими і чорними мулами.

Значна частина техногенного речовини, представлена солями та токсичними елементами, до моменту локалізації в ілах проходить шлях через ґрунту, водоносні ґрунти в донні відкладення. Грунти піддані прямому техногенного забруднення. В умовах промивного режиму атмосферними опадами техногенні сполуки з грунтів в процесі водної міграції проникають у ґрунтові води, де на рівні зони водонасичення в грунтах формується ореол сольового заміщення [5]. При цьому істотна частина солей і токсичних елементів продовжує або періодично поновлює міграцію підземним потоком і виводиться на ділянках виклинювання ґрунтових вод на поверхню, де в більшості випадків відбувається їх змішування з поверхневими водами. Таким чином, техногенне речовина опосередковано потрапляє в поверхневі води і може локалізуватися у вигляді донних відкладень. На всьому протязі визначеного шляху техногенні сполуки зазнають закономірну диференціацію.

Для вивчення перерозподілу техногенного речовини в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення використані результати хіміко-аналітичних досліджень проб грунтів, водоносних грунтів і донних відкладень, відібраних авторами в 2008–2013 рр. в межах м. Донецька. За всіма пробам був виконаний аналіз водної витяжки та визначено концентрації головної групи токсичних елементів, типової для досліджуваної території.

У межах території м. Донецька зосереджена значна кількість об’єктів техногенного впливу, що представляють сукупний техногенний фактор – численні породні відвали, проммайданчика, каналізаційні колектори, житлові будинки з присадибними ділянками, гаражі, різні виробничі, будівельні, комерційні та комунальні підприємства, густа мережа автомобільних доріг. Схили і заплави балок часто служать населенню місцем несанкціонованого захоронення відходів.

4. Методика досліджень

Були виконані лабораторні аналізи, які мають акредитацію за стандартними методиками.

В основу методів обробки та узагальнення отриманих даних закладені загальноприйняті рекомендації та нормативні документи [6], [7],[8], [9], [10].

5. Характеристика ступеня забруднення ґрунтів, водоносних грунтів і донних відкладень

Вивчення закономірностей розподілу водорозчинних солей у ґрунтах, водоносних грунтах і донних відкладеннях здійснювалося за результатами аналізу водної витяжки.

Чітко встановлюється закономірне зростання суми водорозчинних солей в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення (рис. 1а). Це свідчить про те, що техногенна сольова мінералізація не стійка в грунтах, частково локалізується на рівні зони водонасичення і накопичуються в донних відкладеннях, випадаючи в осад з пересичених водних розчинів.

Распределение сухого остатка солей (а) и показателя рН (б) водной вытяжки в ряду почвы – водоносные грунты – донные отложения

Мал. 1 – Розподіл сухого залишку солей (а) і показника рН (б) водної витяжки в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення

Показник рН водної витяжки також закономірно змінюється в досліджуваному ряду (рис. 1б). При загальній нейтральної реакції водної витяжки проб досліджуваних компонентів геологічного середовища на рівні зони водонасичення у водоносних грунтах рН дещо знижується і наближається до водних розчинів із слабокислою реакцією, що обумовлено святкується тут інтенсивним сульфатним засоленням. У донних відкладеннях рН в середньому трохи зростає на фоні зниження концентрації сульфатів і зростання вмісту натрію.

Сольовий склад водної витяжки також закономірно змінюється (рис. 2). Сульфатно-гідрокарбонатно кальцієве засолення грунтів змінюється сульфатним натрієво-кальцієвим у водоносних грунтах і хлоридно-сульфатним натрієво-кальцієвим в донних відкладеннях. Спостерігається техногенна метаморфизация, при якій гідрокарбонати заміщаються сульфатами і далі хлоридами, відзначається зростання ролі іона натрію.

Диференціація катіонів (а) і аніонів (б) водорозчинних солей в ряду грунту – водоносні ґрунти – донні відкладення

Рис. 2 – Диференціація катіонів (а) і аніонів (б) водорозчинних солей в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення

Поведінка токсичних елементів також закономірно в ряду грунту – водоносні ґрунти – донні відкладення (рис. 3). Діаграми побудовані за середніми показниками представницьких вибірок грунтів, водоносних грунтів і донних відкладень.

Розподіл токсичних елементів в ряду грунту – водоносні ґрунти – донні відкладення

Рис. 3 – Розподіл токсичних елементів в ряду грунт – водоносні ґрунти – донні відкладення

Помірне сумарне забруднення токсичними елементами наголошується в донних відкладеннях (рис. 1а). У грунтах і водоносних породах в середньому встановлюється допустимий забруднення.

Для коефіцієнтів концентрацій (Кс) ртуті, кадмію та свинцю відзначається близьке поведінку в межах досліджуваного ряду (рис. 1б, 1в, 1г). У грунтах спостерігаються найменші концентрації цих елементів, а в відносинах грунтах і донних відкладеннях їх концентрації зростають і знаходяться приблизно на одному рівні. Істотних аномалій за середнім значенням Кс дані елементи не утворюють.

Для миш’яку, молібдену і марганцю відзначається значне накопичення в донних відкладеннях (рис. 1д, 1е, 1ж). Тільки для молібдену відзначаються також значущі аномальні концентрації в ґрунтах до 3,07 од. геофони. Для марганцю і миш’яку середні Кс відображають переважання концентрацій на рівні геофони в грунтах і водоносних грунтах. Така поведінка цілком закономірно для даних аніоногенних елементів, які накопичуються в умовах підвищеної лужності і рухливі в кислому середовищі [11]. Мінімальний показник рН встановлений у водоносних грунтах, а максимальний – в донних відкладеннях (див. рис. 1б).

Для цинку встановлені найвищі концентрації в ґрунтах (рис. 1з). При цьому спостерігається зниження концентрацій цинку до фонових у водоносних грунтах і донних відкладах. Це може свідчити про низьку міграційної здатності цинку, який локалізується на рівні грунтів.

Висновки

  1. Встановлено закономірна диференціація техногенних солей і токсичних елементів в геологічному середовищі міста Донецька в ряду грунту – водоносні породи – донні відкладення.
  2. Солі вимиваються атмосферними опадами і локалізуються в водоносних грунтах і більш інтенсивно в донних відкладеннях. При цьому відзначається закономірне зміна складу солей, обумовлене техногенної метаморфізаціей.
  3. Отримані результати дозволяють внести корективи в існуючу систему моніторингу навколишнього середовища.

      4. Список источников

      1. Е. В.  Веницианов, Экологический мониторинг: шаг за шагом / В. Н.  Виниченко, Т. В.  Гусева, С. Д.  Дайман, Е. А.  Заика, Я. П.  Молчанова, В. А.  Сурнин, М. В.  Хотулева. – М.: РХТУ им. Д. И.  Менделеева, 2003. – 252 с.
      2. Розанов Б. Г.  Морфология почв: Учебник для высшей школы. – М.: Академический проект, 2004. – 432 с.
      3. П. С.  Панин, Процессы засоления и рассоления почв / И. Б.  Долженко, В. И. Чуканов.–Наука, 1976 г.
      4. Федорец Н.  Г.  Методика исследования почв урбанизированных территорий / Медведевой М. В.– Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2009. 84 с.
      5. Выборов С. Г.  Минералого – геохимические и гидрогеохимические особенности регионального антропогенного замещения геологической среды // Вісник Донецького інституту соціальної освіти. Сер. Географія, Т. VI, 6/2010. – С. 54–57.
      6. ГОСТ 17.4.3.01–83. Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору почв.[Электронный ресурс].– Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-17-4-3-01-83
      7. ГОСТ 17.4.4.02–84. Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактеорологического, гельминтологического анализа. [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-17-4-4-02-84
      8. ГОСТ 17.4.4.02–84. Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния. [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://docs.cntd.ru/document/gost-17-4-4-02-84
      9. Закон Украины «Об отходах». [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/187/98-%D0%B2%D1%80
      10. Закон Украины «Об охране земель». [Электронный ресурс].– Режим доступа: http://zakon1.rada.gov.ua/laws/show/962-15
      11. Перельман А. И.  Биокосные системы Земли. М.: Наука, 1977. – 160 с.