Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Перязева Елена Георгиевна

Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ
<
Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Перязева Елена Георгиевна. Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.36.- Улан-Удэ, 2002.- 158 с.: ил. РГБ ОД, 61 02-11/158-8

Содержание к диссертации

Введение

Глава I. Теоретические основы исследования воздействия атмосферных выбросов на состояние окружающей среды 9

1.1. Основные классификационные признаки состава атмосферных выбросов в пределах промышленно развитых территорий 9

1.2. Методология и методика изучения процесса загрязнения почв и грунтовых вод основными компонентами промышленных выбросов 2 4

Глава II. Природные условия и характеристика загрязнения территории г. Улан-Удэ 4 9

2.1 Физико-географическая характеристика Иволгино-Удинской котловины 4 9

2.2 Классификация почв 55

2.3 Общая характеристика загрязнения территории г. Улан - Удэ 62

Глава III. Экспериментальные исследования на модельных участках . 7 6

3.1 Критерии выбора модельных территорий и методология проведения исследования 7 6

3.2. Методика отбора образцов на анализ 82

3.3 Пробоподготовка и методы анализа образцов 83

3.4. Основные результаты исследований 90

Глава IV. Использование изотопных отношений свинца при оценке техногенного воздействия на окружающую среду 102

4.1 Опыт использования изотопов свинца в геохимии окружающей среды 102

4.2.Использование изотопных отношений для оценки техногенной нагрузки на компоненты природной среды 117

Глава V. Моделирование миграции тяжелых металлов в системе "почва - грунтовые воды" 12 9

3 аключение 142

Литература

Введение к работе

Актуальность исследований. В условиях городов наиболее опасный источник загрязнения окружающей среды -выбросы в атмосферу, в результате которых формируются потоки загрязненного атмосферного воздуха. Особенно интенсивное загрязнение отмечается вблизи промышленных предприятий, энергетических установок и мест скопления транспорта. Не менее 10% пыли, содержащейся в атмосфере, имеет антропогенное происхождение (Гольдберг, 1987). Анализ литературных данных показывает, что в атмосферный воздух в наибольших количествах выбрасывается окись углерода, двуокись серы, окислы азота, углеводороды. На долю этих веществ приходится 88% всех выбросов.

Все важнейшие виды производств характеризуются полиэлементным составом пылевых выбросов. Это связано с тем, что выбросы предприятий основных отраслей промышленности и ТЭЦ содержат широкий спектр химических элементов. Роль химических элементов как загрязнителей связана с токсическим воздействием на биоту (Волкова, Давыдова,1987).

Распределение концентраций химических элементов в атмосфере и выпадениях - сложная функция многих переменных. Она определяется влажностью воздуха, температурой, рельефом местности, характером подстилающей поверхности, скоростью ветра.

В настоящее время тяжелые металлы (ТМ) после органических соединений стоят на втором месте среди известных загрязнителей природной среды. Практически все ТМ могут быть биологически активными. Вследствие этого, попадая в результате антропогенной деятельности в

природные среды в миграционно-активном состоянии, они начинают мигрировать, включаясь в той или иной степени в круговорот (Никаноров А. М., Жулидов А. В., 1991).

Таким образом, анализ путей миграции антропогенных потоков и их сложности взаимодействия с окружающей средой - необходимое звено в цепи многофакторной оценки состояния экологической обстановки в городах.

Цель исследований - оценить влияние атмосферных выбросов на состояние почвогрунтов и грунтовых вод урбанизированных территорий.

Задачи исследований.

  1. Проанализировать вклад выбросов промышленных предприятий и автотранспорта в загрязнение различных природных сред (атмосфера, почва, грунтовые воды).

  2. Изучить химический состав, физико-химические характеристики почвогрунтов, рыхлых отложений и грунтовых вод на фоновых и загрязненных участках.

  3. Выяснить закономерности распределения тяжелых металлов в разрезах почвогрунтов. На основе определения изотопных отношений свинца оценить его скорость миграции по разрезу.

  4. Методом численного моделирования исследовать закономерности перераспределения тяжелых металлов по разрезу почвогрунтов в различных природно-климатических и техногенных условиях.

Научная новизна работы.

Впервые для условий Забайкалья, на основе ландшафтно-геохимических и изотопных исследований, вычленена доля техногенного свинца в почвогрунтах в зонах локального воздействия пылегазовых выбросов автотранспорта и

рассчитана его скорость миграции по разрезу почвогрунтов. Определена площадь ареалов воздействия пылегазовых выбросов автотранспорта. Установлено, что основная масса техногенного свинца связывается с органическим веществом, оксидами, гидроксидами железа и карбонатными минералами. Методом численного моделирования исследована динамика трансформации форм нахождения тяжелых металлов в почвогрунтах в зависимости от природно-климатических и техногенных условий. Показано, что при изменении химического состава атмосферных осадков под воздействием пылегазовых выбросов увеличивается проницаемость почвогрунтов для тяжелых металлов.

Практическая ценность работы.

Установленные в результате исследования закономерности формирования техногенных геохимических аномалий могут быть использованы как информационный материал для объяснения трансформации ореолов загрязнения под воздействием выбросов в пределах промышленно развитых территорий. Полученные материалы раскрывают механизм воздействия техногенных потоков веществ, поступающих через атмосферу, на природные системы, что служит развитию нового научного направления физической географии геохимии техногенных ландшафтов, основы которого заложены в трудах М.А. Глазовской (1988) и А.И. Перельмана (1975).

Апробация работы.

Основные положения и отдельные результаты исследований докладывались и обсуждались на Международной научной конференции "Фундаментальные Проблемы Воды и водных ресурсов", г. Томск, 2000; Годичной сессии

Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии. Сергеевские чтения, г. Москва, 2001; XIX Всероссийской молодежной конференции "Строение литосферы и геодинамика", Иркутск, 2001/ "Ежегодной научной сессии ГИН СО РАН", Улан-Удэ, 2000, 2001гг.

Публикации.

По материалам диссертации опубликовано б научных работ и 1 находится в печати.

Объем работы.

Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 157 страницах машинописного текста, иллюстрированных 23 рисунками и 55 таблицами. Список литературы содержит 117 отечественных и зарубежных источников.

Исходные материалы и личный вклад автора в решение проблемы.

В основу диссертационной работы положены материалы, полученные при выполнении бюджетных тем ГИН СО РАН, Международного проекта фонда INCO Copernicus "Использование изотопов свинца для интегральной оценки угрозы загрязнения грунтовых вод тяжелыми металлами". Для изучения вещественного состава было отобрано и проанализировано 17 2 пробы почв, рыхлых отложений и горных пород, 16 проб воды. При исследовании пылевых атмосферных выпадений анализировалась растительность. Анализы проводились в лабораториях ГИН СО РАН, Геоцентра РБ, Отдела геохимии окружающей среды Чехии. Изотопный состав свинца проанализирован Аланом Вероном в Европейском центре геологических наук и окружающей среды в г. Аиксе (Франция). Лично автором проведены

исследования общих характеристик почв, подобраны экспериментальные данные для численного моделирования, сформулированы защищаемые положения.

Автор выражает глубокую признательность д. г-м. н. A.M. Плюснину за научное руководство данной работой, Л.А. Онходоевой, Д.И. Жамбаловой за помощь при проведении аналитических работ, В.И. Гунину за совместную работу при численном моделировании протекающих процессов.

Основные защищаемые положения.

1. Существенный вклад в загрязнение территории г.
Улан-Удэ тяжелыми металлами дают промышленные предприятия
и автотранспорт. В результате этого, в пределах города
произошло загрязнение верхних горизонтов почвы,
содержание свинца в зонах интенсивного техногенного
воздействия в 2 см слое достигает 180 ррт. Увеличивается
доля легкоподвижных форм.

2. Различие в изотопном составе природного и
антропогенного свинца позволяет рассчитать скорость его
перемещения по разрезу почвы, в природно-климатических
условиях г. Улан-Удэ скорость миграции составляет 0,16-
0,2 см/год.

3. Методом численного моделирования установлено, что
наиболее активно тяжелые металлы, поступающие с
атмосферными выбросами, связываются органическим
веществом почв. Соотношение между формами нахождения
тяжелых металлов в почве зависит от количества
углекислоты и сильных минеральных кислот, поступающих с
атмосферными осадками. При интенсивном воздействии
минеральных кислот почвы становятся проницаемыми для
тяжелых металлов.

Основные классификационные признаки состава атмосферных выбросов в пределах промышленно развитых территорий

Распространение в окружающей среде отходов производственной деятельности и средств химизации приводит к образованию антропогенных потоков веществ, которые отличаются высокой степенью концентрации широкой ассоциации химических элементов. Включаясь в природные циклы миграции, антропогенные потоки приводят к быстрому распространению загрязняющих веществ в природных компонентах городского ландшафта, где неизбежно их взаимодействие с человеком. Накопление химических элементов и их поступление в объекты окружающей среды является результатом человеческой деятельности. В результате хозяйственной деятельности человека на поверхность земли попадают и скапливаются огромные количества различных веществ, большей частью антропогенного происхождения. К ним относятся, прежде всего, отходы (промышленные, сельскохозяйственные, транспортные), которые обуславливают основную долю нагрузки природной среды загрязняющим веществом. В 198 0г в мире образовалось 5 млрд. т твердых отходов, 19,8 млрд. т газообразных загрязнителей, 0,2 млрд. т пыли, 9145 млрд. т стоков (Геохимия окружающей ..., 1990) . В 2000 г произошло увеличение количества отходов в 3 раза. Дальнейшее распространение химических элементов осуществляется по различным механизмам, в результате чего образуются техногенные ореолы рассеяния. Характеристики ореолов рассеяния - состав, степень концентрации, формы нахождения элементов, интенсивность биологического поглощения - определяют качество окружающей среды ( Волкова, Давыдова, 1987).

Промышленные выбросы и стоки определяют современное качество вод, атмосферы и почв в урбанизированных зонах и их обрамлении. Таким образом, анализ путей миграции антропогенных потоков и их сложности взаимодействия с окружающей средой - необходимое звено в цепи многофакторной оценки состояния экологической обстановки в городах.

В условиях городов наиболее опасный источник загрязнения окружающей среды - выбросы в атмосферу, в результате которых формируются потоки загрязненного атмосферного воздуха. Особенно интенсивное загрязнение отмечается вблизи промышленных предприятий, энергетических установок и мест скопления транспорта. Не менее 10% пыли, содержащейся в атмосфере, имеет антропогенное происхождение (Гольдберг, 1987). Для пыли от антропогенных источников характерно резко повышенная концентрация многих химических элементов. Данные таблицы 1.1 показывают, что все важнейшие виды производств характеризуются полиэлементным составом пылевых выбросов. Это связано с тем, что выбросы предприятий основных отраслей промышленности и ТЭЦ содержат широкий спектр химических элементов. Многочисленные исследования атмосферного воздуха в зоне воздействия предприятий показывают накопление в воздухе широкой ассоциации не только химических элементов, характерных для основного цикла производства, но и элементов спутников, присутствующих в сырье (Гольдберг,1987).

Наиболее широкие ассоциации металлов с повышенными концентрациями характерны для осадков предприятий автомобилестроения, приборостроения, машиностроения для легкой и пищевой промышленности, химического и нефтехимического машиностроения. В осадках этих производств наблюдаются очень высокие уровни содержания металлов: автомобилестроение - Zn (2.3%), Pb (1.2%); приборостроение - Sn (2,1%), Cu (1,9%), Pb (1,4%), Bi (0,09%); легкая промышленность - Cr (3,7%), Pb (2,2%).

Распределение концентрации химических элементов в атмосфере и выпадениях - сложная функция многих переменных. Она определяется влажностью воздуха, температурой, рельефом местности, характером подстилающей поверхности, скоростью ветра. Чем выше скорость ветра, тем интенсивнее перемещение выбросов с атмосферным воздухом и тем ниже концентрация загрязнителя. Центр наиболее высоких концентраций и соответственно нагрузок на среду образуется при низких, т. е. меньших (2м/с) скоростях ветра и приурочен к непосредственному обрамлению источника. Установлено (Безуглая, 1986), что скорость ветра, способная вынести вредные вещества из города, должна быть не менее бм/с. Это обусловлено тем, что в большом промышленном городе обычно существует два максимума роста концентраций вещества, загрязняющих атмосферу: один - при ветре 0-1м/с за счет выбросов многочисленных низких источников, другой - при ветре 4-6 м/с за счет выбросов высоких источников. Считается, что зона максимального загрязнения находится в пределах расстояния, равного 10-40 кратной высоте трубы. Для осадков, способных очистить атмосферу от загрязнения, предполагается величина > 0,5 мм в сутки.

Одним из наиболее токсичных металлов, который представляет наибольшую опасность для окружающей среды, является свинец. Свинец поступает в атмосферу с аэрозолями природного и антропогенного происхождения. Основным антропогенным источником свинца является автотранспорт. Использование антидетонаторных добавок (тетраэтилсвинца и тетраметилсвинца) в бензине повлекло за собой обильное поступление свинца, выбрасываемого выхлопами автомашин, в окружающую среду. Все зарубежные авторы предполагают, что в целом в воздух поступает 75% содержащегося в бензине свинца, что в 18 раз превьшает его природное поступление в атмосферу (Громов и др., 1999) . При сжигании 1 л бензина в воздух попадает 200-4 00мг свинца, в течение года один автомобиль выбрасывает в среднем около 1 кг этого металла.

Физико-географическая характеристика Иволгино-Удинской котловины

Иволгино-Удинская котловина занимает центральную часть Западного Забайкалья. Территория в исследуемых границах представляет собой обширное понижение, вытянутое с юго-запада на северо-восток и ограниченное с северо-запада - хребтами Хамар-Дабан и Улан-Бургасы, с юго-востока - Ганзуринским кряжем, Саянтуйским и Худанским хребтами. Эти хребты в черте города представлены преимущественно низкогорной частью, высотные отметки которой варьируют от 500 до 850м над уровнем моря.

По Ф. А. Флоренсову (I960), согласно морфоструктурным признакам, Иволгино-Удинская котловина относится к межгорным впадинам забайкальского типа. Она состоит из Иволгинской и Удинской котловин. Последняя, в свою очередь, делится на три части: нижнюю, среднюю и верхнюю (Базаров, 1974; Олюнин,1978). Исследуемый район нами ограничен Иволгинской и Нижнеудинской котловинами, которые составляют единую цепь. Целесообразность данного ограничения обуславливается, прежде всего, тем, что техногенное влияние г. Улан-Удэ как основного источника загрязнения атмосферы, наиболее четко прослеживается именно в этих котловинах.

По мнению Е. Я. Щербаковой (1961), хребты Хамар-Дабан, Улан-Бургасы и Икатскии являются орографическими барьерами, за которыми находится одна из самых сухих частей Восточной Сибири. Малая годовая сумма осадков в

Иволгино-Удинской котловине объясняется именно этими причинами. Здесь в полтора-два раза меньше осадков, чем на наветренной стороне упомянутых гор. Эти горы являются, соответственно, восточной и западной границами влияния Атлантики и Пацифики. Вследствие этого, интенсивность атмосферной циркуляции над Западным Забайкальем существенно снижена, что приводит к длительным застоям воздуха в котловинах. Это является одной из главных причин формирования высокого уровня загрязненности воздушного бассейна Иволгино-Удинской котловины.

Преобладание в рельефе Забайкалья замкнутых и полузамкнутых котловин обуславливает особый характер трансформации воздушных масс. Основной чертой климата является резкая континентальность с большими годовыми и суточными колебаниями температур воздуха. Климат формируется в результате взаимодействия процессов притока солнечной энергии и циркуляции воздушных масс. Происходит перераспределение солнечной радиации, в результате чего наблюдаются значительные вариации термического режима отдельных участков территории, возникают местные горнодолинные ветры, наблюдается инверсия (до 82-8 6%) зимних температур воздуха. Зимой холодный воздух заполняет вогнутые формы рельефа, как бы создавая «озера» малоподвижного холодного воздуха. При этом определяющую роль в формировании термического режима котловин играют гравитационный сток холодного воздуха со склонов гор и потери тепла радиационным выхолаживанием при общем незначительном солнечном и адвективном притоке тепла. Поэтому зимой воздух внутри котловин оказывается холоднее, чем на вышерасположенных склонах (Метеорологические аспекты..., 1998). Средняя годовая температура воздуха составляет 1,7С, самый холодный месяц - январь (-25,4С), теплый -июль (+19,4)(табл. 2.1).

Одним из основных факторов, влияющих на состояние чистоты атмосферы, являются ветровые условия. Ветровой режим определяется положением города в пределах субширотной впадины. Преобладают ветра западного, северозападного и восточного направлений. В таблице 2.2 приведены повторяемость ветра по румбам в целом за год и по месяцам. Наибольшую повторяемость имеют ветры западной четверти (19-25%) и восточной румбов (20%). Перенос атмосферных примесей, в среднем за год, в нижней части приземного слоя будет происходить в юго-западном (19%), западном (21%), северо-западном (25%) и в восточном (20%) направлениях.

В холодную половину года (октябрь - март) повторяемость ветров восточного направления является максимальной и изменяется от 20-34%. Ветры северозападного направления достигают наибольшей повторяемости в теплый период года (с апреля по сентябрь) и составляют 26-41%. Согласно этим критериям Иволгино-Удинская котловина относится к котловинам со средней продуваемостью.

Наиболее сильные загрязнения атмосферы возможны в периоды образования туманов. Наибольшее число дней с туманами (от 2,5 до 3,8) приходится на февраль и январь, а также на август - сентябрь (3,8 - 5,1) . Возможное наибольшее число дней с туманами за год - 4 9, наименьшее 11. Средняя продолжительность одного непрерывного тумана составляет 4 часа.

Критерии выбора модельных территорий и методология проведения исследования

Оценка влияния атмосферных выбросов промышленных предприятий и автотранспорта на трансформацию химического состава почвогрунтов и грунтовых вод проводилась путем исследования почвенных разрезов, растительности и вод на фоновых и загрязненных модельных участках. При выборе этих участков руководствовались определенными требованиями. В частности, на этих модельных территориях должны быть отражены наиболее типичные ландшафты исследуемого района. Эти участки должны быть сопоставимы друг с другом по химическому и гранулометрическому составу пород, мощности гумусового горизонта. Загрязненный модельный участок должен, по возможности, иметь монотипный источник атмосферных выбросов.

При выборе модельных объектов были исследованы участки территории в пределах воздействия промышленной зоны и вне ее влияния. При этом мы опирались на имеющиеся материалы геологического, ландшафтно-геохимического, почвоведческого исследования территории, проведенные предшественниками (Белоголовов, 1989; Почвенные ресурсы..., 198 9 и др.) и на предварительном опробовании и анализе содержания тяжелых металлов в двухсантиметровом приповерхностном горизонте почвогрунтов на нескольких предварительно выбранных участках (таблица 3.1).

Было установлено, что верхний горизонт почвогрунтов в пределах опробованных участках г. Улан-Удэ загрязнен тяжелыми металлами. Их концентрация превышает фоновые значения в несколько раз, в некоторых случаях по отдельным металлам более чем на порядок. Загрязнение может быть связано с различными источниками - автомобильным транспортом, выбросами машиностроительных, металлургических предприятий, теплостанции. Для достижения поставленной в работе цели были выбраны участки с загрязнением от автомобильного транспорта и выбросов предприятий тяжелого машиностроения.

Загрязненные участки располагаются в пределах Улан-Удэнского промузла, в районе п. Зеленый (назван нами "Зеленый") и местности Стрелка ("Стрелка"). Первый участок подвержен влиянию выбросов промышленных предприятий тяжелого машиностроения, на второй участок в наибольшей степени воздействует автотранспорт.

Участок «Зеленый» располагается в северо-восточной части города Улан-Удэ на южных отрогах хребта Улан-Бургасы, который ограничивает Иволгино-Удинскую межгорную впадину. Участок находится в зоне воздействия выбросов предприятий тяжелого машиностроения и в меньшей степени автотранспорта. Координаты этого места составляют 5151 северной широты и 10741 08 восточной долготы. Абсолютная отметка составляет 580 метров над уровнем океана. Относительное превышение участка над уровнем реки Уда составляет 80 метров.

В районе участка распространены каштановые почвы. Шурф для отбора образцов почвогрунтов и рыхлых отложений пройден на склоне юго-восточной экспозиции, в борту хорошо выраженного русла временного водотока на выходе его в долину реки Уда, в 200 м от автомобильной дороги с интенсивным движением. Непосредственное влияние дороги экранируется холмами и жилой застройкой. Рельеф местности бугристый.

Шурфом, глубиной 130 см, вскрыты четыре типа рыхлых отложений. Гумусовый горизонт имеет мощность 11 см., ниже располагается переходная зона мощностью 20 см., которая представляет собой рыхлые пески эолового, озерно-речного происхождения с включениями гумуса и остатков растительности. Далее идут отложения эоловых песков, мощностью 15 см. Затем следует 3 сантиметровый горизонт промытого речного крупнозернистого песка, который сменяется эоловыми, озерно-речными отложениями, мощностью 10 см. Заканчивается разрез гравийно-песчаными речными отложениями, мощностью 48 см (рис.1).

Растительность представлена следующими видами: тимьян ползучий (Thymus serphyllum), чий блестящий (Aehnatherum splendens), козелец австрийский (Scorzonera austrica), горноколосник колючий (Orostachys pilosa), хамеродус прямостоячий (Chamaerodos erecta), полынь холодная (Artemisia frigida) и другие.

В пределах участка отобраны две пробы грунтовых вод из скважин глубиной 15-20 м, которые используются населением для водоснабжения.

Опыт использования изотопов свинца в геохимии окружающей среды

Поступление свинца в почвогрунты происходит с атмосферными осадками, техногенным мусором и при разрушении подстилающих горных пород. Свинцовое антропогенное загрязнение объясняет от 96% до более 99% общего атмосферного отложения свинца в почвы (Shirahata et al.,1980; Flegal et al.,1989; Nriagu,1989). Большая пространственная изменчивость содержания свинца в почвах определяется его атмосферной эмиссией (Banin et al.,1987; Foner, 1990). Благодаря устойчивости органоминеральных и гидроксидных комплексов свинца (Shnitzer, 1978; Erel and Morgan, 1992), низкой концентрацией свинца в растениях и почвенных водах было предположено, что свинец остается в почве неопределенно долгое время, зависящее от подвижности органического вещества и гидроксидов (Swanson and Johnson,1980; Shirahata et al., 1980). Исследования, проведенные в 1970 и в начале 1980 годов, показали, что пребывание свинца в лесной подстилке может составлять 150 - 500 лет (Siccama et al.,1980; Tyler, 1981; Friedland and Johnson, 1985). Однако современное исследование показало, что пребывание свинца в лесной подстилке гораздо короче (17 - 80 лет), чем оценивалось раньше и, что свинец и другие тяжелые металлы могут иметь более высокую подвижность (Miller and Friedland,1994). Короткое время пребывания свинца в лесной подстилке подтверждается наблюдаемым снижением его концентрации при снижении общего потребления этилированного бензина в Америке (Herrick and Friedland, 1990). Переоценка времени пребывания свинца в лесных подстилках демонстрирует необходимость пересмотра миграционной способности свинца в почвах. Значительная миграция свинца в почвах может сказаться в последствии на изменении концентрации свинца в грунтовых водах.

Изотопы свинца дают хорошую возможность для прослеживания миграции свинца в почвах и позволяют разделить характер миграции природного и антропогенного свинца. Антропогенный свинец извлекается из сульфидных руд и поступает в окружающую среду, прежде всего при сгорании этилированного бензина, а также в качестве побочного продукта индустриальной деятельности. В Европе и Средиземноморском регионе некоторые ученые уже использовали изотопы свинца для прослеживания миграции его следовых количеств на загрязненных территориях (Elbaz-Poulichet et al.,1984,1986; Flament,1985; Petit et al.,1984/ Maring et al.,1987 Hopper et al.,1991; Grousset et al.,1995). Отношение 206Pb/207Pb в большинстве рудных залежей варьирует в пределах 0,92 - 1,20 (Sturges and Barrie, 1987). Доля радиогенного свинца здесь меньше чем во вмещающих породах. Поэтому, изотопный состав антропогенного свинца, поступающего в атмосферу, в большинстве случаев, определяется изотопными вариациями месторождений, откуда были взяты руды для производства 114 этилированного бензина.

При производстве бензина часто используется свинец из разных месторождений, поэтому изотопный состав атмосферного загрязнения может меняться во времени. Например, в США в 1967 году в качестве антидетонаторной добавки использовался свинец с отношением изотопов Pb/ РЬ равным 1.15, а с 197 9 стал использоваться свинец с отношением этих изотопов 1,21, что связано с разработкой месторождения руд Долины Миссисипи (Shirahata et al.,1980; Elias et al.,1982). С 1980 no 1984 годы отношение Pb/ Pb в атмосферных выбросах США увеличилось до 1,22 (Sturges and Barrie, 1989). Окончание разработки руд месторождения Долины Миссисипи в 1984 году привело к изменению отношения изотопов Pb/ РЬ в атмосфере до 1,18-1,20 в конце восьмидесятых годов (Sturges and Barrie,1989; Erel et al.,1991; Sherrell et al.,1992). Изменялось отношение между изотопами свинца и в бензине, который использовался на территории Израиля. Изотопный состав Французско-Германского этилированного бензина, получаемого Израилем, составлял 1,11-1,12 (Monna et al.,1995). Поэтому изотопное отношение в Израиле в 1967 году было 1,15, затем оно увеличилось до 1,22 в семидесятых годах, в восьмидесятых и начале девяностых оно составляло 1,18, затем между 1991 и 1994 годами понизилось до 1,12.

Похожие диссертации на Геоэкологическая оценка загрязнения тяжелыми металлами урбанизированных территорий : На примере г. Улан-Удэ