Обсуждение результатов

Обработка результатов измерений

Массовую долю определяемого элемента в пробе (X,млн^-1)

Вычисляют по формуле:

где С_р - массовая концентрация элемента в растворе пробы, мкг/дм³

C_хол - массовая концентрация элемента в растворе холостой пробы, мкг/дм³

V_{пр –} объем раствора пробы

Q – коэффициент разбавления раствора пробы

1000 – коэффициент согласования размерности единиц измерения объема

M – масса навески пробы, г

Результат измерения в документах, предусматривающих его использование, может быть представлен в виде:

Х±Δх, млн^-1,р=0,95,

где Х - единичный результат измерений, млн^-1;

Δ_х - показатель точности методики (границы абсолютной погрешности при вероятности p=0,95 для n=1),млн^-1;

δх – граница относительной погрешности единичного результата измерений

Δ_х=

Среди множества проблем, стоящих в настоящее время перед человечеством одно из первых мест занимает проблема загрязнения окружающей среды различными химическими веществами - продуктами техногенеза, большая часть которых накапливается в почве. Среди загрязнителей значительное место занимают тяжелые металлы. Основным фактором остроты этой экологической ситуации остается высокая концентрация природозагрязняющих и природоразрушающих производств, преобладание таких экологически опасных отраслей промышленности, как черная и цветная металлургия, химическая и горнодобывающая промышленность, машиностроение и другие. Антропогенные почвы отличны от естественных почв по химическим и водно-физическим свойствам. Они переуплотнены, почвенные горизонты перемешаны и обогащены строительным мусором, бытовыми отходами, из-за чего имеют более высокую щелочность, чем природные их аналоги. Основная часть загрязняющих веществ поступает в городские почвы с атмосферными осадками, с мест промышленных и бытовых отходов. Oсобую опасность представляет загрязнение почв тяжелыми металлами. Для оценки содержания тяжелых металлов меди, никеля, цинка, свинца в естественных и антропогенных почвах Тульской области проводили измерение содержания их кислоторастворимых форм методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Данный метод основан на извлечении элементов из проб почв с последующим измерением их массовой концентрации с использованием атомно-абсорбционного спектрометра с электротермической атомизацией модификации МГА-915М.

Из результатов измерений, представленных в таблице 1, видно, что наибольшее содержание тяжёлых металлов в почве наблюдается непосредственно в городах. Неравномерное распределение происходит из-за разной интенсивности антропогенного фактора в местах производимых замеров. Именно в городах и ближайших к ним территориях сосредоточены промышленные производства и сельскохозяйственные зоны.

Наиболее явным загрязнение обнаруживается в антропогенных почвах городов Плавска, Суворова и Новомосковска, что связанно с развитой в этих районах промышленностью (химической, энергетической, горнодобывающей, машиностроительной и др.), интенсивным сельским хозяйством и обширной развитой сетью дорог.

Таблица 3.1. Содержание массовой доли кислоторастворимых форм металлов (меди, никеля, цинка, свинца) в поверхностных пробах загрязненных почв

Определяемый металл Пробы почв	Zn	Cu	Ni	Pb
г.Плавск мг/кг	58±11	280±60	45±9	830±160
г.Плавск «Белая гора» мг/кг	30 ± 6	5 ± 1	7 ± 1	3 ± 1
г.Плавск «Белая гора» (рядом луговой склон) мг/кг	23 ± 5	61 ± 13	22 ± 5	32 ± 7
г.Суворов мг/кг	43 ± 9	640±130	1500±300	315±60
д.Варушицы, (хвойный лес) мг/кг	45 ± 9	1.4 ± 0.3	1 ± 0.2	4 ± 1
д.Варушицы, (степной склон) мг/кг	72 ± 15	23 ± 5	3 ± 1	48 ± 10
п. Шилово (лес) мг/кг	176 ± 40	12 ± 2	394 ± 90	12 ± 2
п.Шилово(степной склон) мг/кг	39 ± 10	68 ± 20	25 ± 5	187 ± 39
г.Новомосковск мг/кг	46 ± 10	850±170	200±40	750±150
с.Быковка мг/кг	8 ± 2	7 ± 2	6 ± 1	95 ± 20
ОДК мг/кг

В городе Плавске наблюдается сильное загрязнение медью и свинцом, что связано с наличием в черте города крупного машиностроительного завода "Смычка" (ОАО Плавский машиностроительный завод «Плава») и Плавского авторемонтного завода. В результате их деятельности образуется большое количество отходов в виде металлической пыли, амортизационного лома, металлические стружки и опилки, шлаки, золы, шламы и др. Безвозвратные потери металла вследствие трения и коррозии составляют примерно 25 % от общего количества амортизационного лома. Шламы из отстойников очистных сооружений и прокатных цехов содержат большое количество твердых материалов, концентрация которых составляет от 20 до 300 г/л. После обезвреживания и сушки шламы используют в качестве добавки к агломерационной шихте и удаляют в отвалы. Шламы термических литейных и других цехов содержат токсичные соединения свинца, хрома, меди, цинка. Повышенное содержание тяжёлых металлов и их солей может наблюдаться в радиусе 5 км (иногда до 10 км) от предприятия.

Обнажение «Белая гора» – это действующий геологический памятник природы регионального значения. Расположен в Плавском районе, на северо-западной окраине Плавска, на левом берегу Плавы. Хотя «Белая гора» находится в непосредственной близости от самого Плавска, содержание тяжёлых металлов здесь не превышает ориентировочно допустимых концентраций. Здесь проводят постоянный мониторинг экологической обстановки и следят за состоянием воды, воздуха и почвы. На территории памятника природы запрещено вести камнеразработки; изменять гидрологический режим реки Плава, который может угрожать затоплению обнажения; устраивать загоны для скота. Однако из-за общего ухудшения экологии в Тульской области в скором времени может пострадать и природный памятник «Белая гора», что скажется на редких видах растений и животных, некоторые из которых занесены в Красную книгу.

По нашим измерениям, в Суворове наблюдается существенное превышения допустимых значений содержания тяжёлых металлов в почве. Большие объёмы загрязняющих среду выбросов были зафиксированы ещё в 2000-ом году в Государственном (национальном) докладе. Особо отмечается влияние Черепецкой ГРЭС, работающей с 1953 года в черте города. При сжигании топлива в окружающую среду попадает множество токсичных веществ, среди которых и оксиды тяжёлых металлов. Именно при горении угля и нефти отмечают наиболее интенсивные выбросы никеля, а Черепетская ГРЭС работает на угле. Установлено, что в образцах летучей золы от предприятий, работающих на угле содержали 20-80 % компонентов никеля.

Деревня Варушицы находится в 18 км от г. Суворова, содержание тяжёлых металлов в почве по нашим измерениям здесь не превышают допустимые нормы. Это может быть связанно с отсутствием промышленных производств и менее интенсивным развитием хозяйства и системы дорог.

Посёлок Шилово находится в 32 км на восток от города Ефремов. На равнинной территории содержание тяжёлых металлов ниже допустимых норм. На территории леса видно повышенное содержание в почве цинка и никеля, при отсутствии поблизости локальных источников загрязнений. Это объясняется аккумуляцией тяжёлых металлов деревьями обширного лесного массива в окрестностях посёлка Шилово. Поступление тяжёлых металлов происходит за счёт атмосферных выпадений и протекающей здесь реки Красивая меча, на берегах которой часто фиксируются несанкционированные свалки. Именно лиственные леса особенно сильно подвержены аккумуляции тяжёлых металлов, которые затем попадают в почву.

В Новомосковском районе развита химическая, энергетическая и пищевая промышленность, строительная индустрия, сельское хозяйство, железнодорожный и автомобильный транспорт. По нашим исследованиям в Новомосковске выявлено серьёзное превышение ОДК тяжёлых металлов в почве, особенно меди и свинца. Город занимает одно из ведущих мест в стране по производству минеральных удобрений и ряда других видов химической продукции (79 % отгруженных товаров). В городе и округе работают более 100 промышленных предприятий и строительных организаций. Наиболее крупными в промышленности являются ОАО «Новомосковская акционерная компания «Азот», ООО «Проктер энд Гэмбл-Новомосковск», ОАО «Оргсинтез», ООО «Полипласт Новомосковск», ОАО «Полимерконтейнер», ОАО «Кнауф-Гипс», ГРЭС филиала Квадра-«Тульская региональная генерация», «Аэрозоль Новомосковск», «Новомосковский завод керамических материалов — Центргаз», «Новомосковский огнеупорный завод», «ГОТЭК-центр», «ЖБИ», ОАО «НМУ Центрэлектромонтаж», ООО «ОВК — Новомосковск», ОАО «Новомосковский авторемонтный завод» и другие. В Новомосковском городском округе находятся самое крупное в Европе месторождение каменного гипса, месторождения угля, пирита, глины для кирпичного и керамического производства, а также известняка и суглинков. В качестве топлива на Новомосковской ГРЭС используют природный газ, при горении которого происходит намного меньшее количество выбросов загрязняющих окружающую среду веществ, что объясняет относительно невысокое содержание никеля. Новомосковская акционерная компания "Азот" является крупнейшим отечественным производителем аммиака и азотных удобрений, а также одним из ведущих в отрасли по видам и количеству производимой продукции. Предприятием выпускаются минеральные удобрения, аммиак, органические пластмассы и смолы, хлор, каустическая сода, хлористый кальций, концентрированная и особой чистоты азотная кислота, аргон, метанол. Многие минеральные удобрения, а также некоторые бытовые и промышленные отходы, относятся к группе агрохимикатов, в их примесях часто обнаруживают высокое содержание меди. Большие выбросы меди происходят от «НМУ Центрэлектромонтаж», ООО «ОВК — Новомосковск», ОАО «Новомосковский авторемонтный завод», приуроченные, в основном, к гальваническим производствам. Особую роль в загрязнении свинцом в Новомосковске играет транспорт, потому что здесь данная отрасль наиболее интенсивно развита. Тяжелые металлы поступают в окружающую среду в ходе работы самого автотранспорта, а также при истирании дорожных покрытий. В результате в почву участков вблизи автотрасс поступают свинец, кадмий, алюминий, железо, никель, цинк, марганец и другие элементы. В первую очередь при рассмотрении влияния транспорта на экологическое состояние почв обращают внимание на свинец. Данный факт обусловлен широким использованием в качестве добавки к бензину тетраэтилсвинца. При сгорании бензина около 75% содержащегося в нем свинца выделяется в виде аэрозоля и рассеивается в воздухе, в дальнейшем перераспределяясь на различном расстоянии от дорожного полотна.

Село Быковка, расположенное в Киреевском районе, удалено примерно на 30 км от г. Тулы и г. Новомосковска. По нашим исследованиям содержание цинка, меди, никеля и свинца не превышает ОДК. Это может свидетельствовать о локальных загрязнениях почв в крупных промышленных центрах Тульской области. Большее содержание свинца по отношению к другим металлам, в пределах ориентировочно допустимой концентрации, связано, очевидно, в расположении в селе автотранспортной дороги.

Таким образом, по нашим исследованиям заметно повышенное содержание тяжёлых металлов в почве во многих районах Тульской области. Однако значительное превышение допустимых норм наблюдается в непосредственной близости с крупными промышленными предприятиями, на основании чего можно сделать вывод об узкой локализации загрязнений. В основном на территории Тульской области содержание тяжёлых металлов в почве находится в пределах нормы. Но по прогнозам, с учётом постоянного роста темпов промышленности и увеличением загруженности дорог, ситуация может меняться в худшую сторону.

На сайте Кадастра недвижимости и мониторинга природных ресурсов Тульской области представлены результаты исследования, проведённого в 2011 году Медведевым А.В., аспирантом Тульского государственного университета, в рамках Всероссийской научно-технической интернет-конференции. В результатах его работы приводится Картограмма загрязнения почвы тяжёлыми металлами по муниципальным районам Тульской области.

Из рисунка 3.1 видно, что загрязнение Суворовского и Новомосковского районов существовало уже в 2011 году. Однако в общем по Тульской области наблюдается стабильное содержание тяжёлых металлов в почве, не превышающие ОДК. Таким образом на основании данной картограммы и полученных нами результатов можно сказать, что загрязнения почвы тяжелыми металлами Тульской области: Плавский, Киреевский, Ефремовский районы относятся к зоне среднего загрязнения, а Суворовский и Новомосковский районы-к зоне высокого загрязнения….

Рисунок 3.1. Картограмма загрязнения почвы тяжёлыми металлами

Дата добавления: 2015-08-31