Введение к работе
Актуальность пройдеш. В число актуальнейших задач современности входит контроль и охрана природной среды, бреди многочисленных загрязнителей природной среды особую роль играют токсичные металлы и их соединения. В этой связи особое внимание УД&/ШЄТСЯ свинду, кадмию и ртути, как наиболее токсичным, а также таким приоритетным загрязнителям как медь, олово, ванадий, хром, молибден, кобальт, іш:сель, сурьма, мышьяк и селен. Однако, в ряде случаев для конкретных регионов элементы, не входящие в список приоритетных загрязнителей, могут иметь не меньшее, если не большее значение. В этой связи, очевидно, целесоооразно иметь информацию.о распределении концентраций п путях'миграции других элементов. Эта задача особенно важна в связи с наличием в природе биогеохимических аномалий и антропогенными выбросами ' элементов, не входящих в список цриоритетных загрязнителей.
Ыожно считать, что контроль и оценка загрязненности природной среды не могут быть достаточно эффективными, если,не известны природные фоновые уровни концентрации различных элементов, на которые накладываются антропогенные процессы.
Одной из причин,, обуславливающих недостаточное знание распределения-я поведения, химических элементов в природной среде, является ограниченность аналитической базы, низкая, в ряде случаев, чувствительность и- производительность существующих Аналитических методик. Среди аналитических методов особое значение в изучении загрязненности природной среды играют ядерно'-4.изические методы анализа,"особенно неитронно-активационный анализ. Блогодаря высокой чувствительности, возможности одновременно определять несколько десятков элементов, .высокой производительности и относительной простоте этот метод получает все болей'широкое применение б исследовании загрязненности природной среды.
В свйзи'с рассмотрение!* применимости этого метода можно считать актуальной задачу решения некоторых методологических вопросов инструментального нейтронно-активадиониого анализа с целью ' изучения фоновых уровней концентрации элементов в природной среде. ,
Целью нашей работы была разработка конкретных производительных методик анализа.сопредельных природных объектов (воды, почвы, растения, атмосферные осадки, аэрозоли и т.д.) , метрологическая оценка разработанных методик к их -применение для нэуче-
4 ' '
ния фоновых уровней концентращіи элементов на примере Зааминско-го 'заповедника.
Для этого необходимо было решить следующие задачи: I) исследованием характерных спектров гамма-лучей активированных конкретных образцов объектов природной среды разработать рациональный Комплекс многоэлементных ядерно-физических методов определения содержания и форм миграции тяжелых металлов (ТМ); 2) метрологическая оценка разработанных методик; 3) систематический отбор и анализ образцов, представляющих основные природные объекты фонового мониторинга; 4) исследовать проблемы представительности, отбираемых образцов и уменьшения объема аналитических работ', 5) изучить закономерности, распределения.и форм миграции ТЫ в природных средах заповедника; 6) расчет баланса элементов, с целью . долгосрочного прогноза загрязненности природной среды заповедника ТМ и их соединениями.
Научная новизна. Разработан комплекс высокочувствительных, производительных ядерно-физических методик определения более 25 элементов и 9 радионуклидов с пределами обнаружения 10 - 10 г и 50 Бк/кг. Относительные стандартные отклонения методик 0,05 -0,30 для исследованных элементов и радионуклидов.
Разработан и реализован упрощенный способ планирования актива-ционного анализа объектов неизвестного состава, предложена формула расчета оптимального времени "охлаждения".
Предложен новый способ муільтизлементного. эталонирования в инструментальном активационном анализе, обладающий более высокими метрологическими параметрами по сравнению с существующими.
Предлагается сносе.- получения представительных усредненных проб для обобщенной оценки уровней концентрации элементов в однотипных объектах различного происхождения.
Впервые оценены закономерности распределения концентраций и форм мигрєции элементов в сопредельных геофизических средах крупного фонового участка-Зааминского горно-лесного заповедника и прилегающих к нему территорий.
Впервые цроведен расчет баланса элементов для долгосрочного прогноза эагряненности заповедника отдельными элемента?^.
Защищаемые положения. На- зашіту выносится: разработанная единая рациональная схема ядерно-физических методов анализа природных сред (воды, взвеси, аэрозолей различно;'; сгєкецн дисперсности, атмосферные осадки, почвы, расгекия, биообъектов'и т.д.) "фонових"
территорий; способ планирования временны): режимов активационного анализа объектов неизвестного априори состава*, упрощенный способ мультиэлементного эталонирования в инструментальном нейтронно-ак-тивационном анализе; способ получения представительных усредненных проб для обобщенной оценки уровней концентрации элементов В ' однотипных объектах различного происхождения; эколого-геохимичес-кая характеристика фонового участка Заашшского заповедника.
Практическая значимость работы. Разработанш з метода планирования эксперимента и эталонирования использованы в эколого-геохи-мических и др. исследованиях с использованием активационного анализа. Предложенный способ получения усредненных объединенных проб использован в задачах, требующих установления распространенности элементов в однотипных, но трудносопоставимых объектах при сохранении удовлетворительной воспроизводимости и существенном уменьшении числа анализируемых объектов. Разработанные методики были использованы для оценки уровней распределения концентраций и миграции более 25 элементов в Зааминоком заповеднике в течение 1983-1990 гг. Методические разработки в настоящее время используются для изучения уровней концентрации химических элементов не только в фоновом, но и в региональном и импактном мониторинге окружающей среды. Впервые получены эколого-геохимические характеристики для Зааминского заповедника, играющего роль фонового района для крупного региона Центральной Азии. Выявлены неизвестные ранее закономерности поведения химических элементов в природной среде, установлены "фоновые" уровни концентрации ряда элементов, показана информативность некоторых нетривиальных объектов исследования, показана целесообразность установления локальных кларков при расчете шэффициента обогащения, показана целесообразность введения понятия локального приоритетного загрязнителя. Определены антропогенные поступления и потоки выноса количеств элементов.
Апробация работы. Основные- материалы диссертации были доложены: на республиканской конференции молодых ученых (Ташкент,1985), на II Всесоюзном симпозиуме "Изотопы в гидросфере" (Каменец-Подольский, 1965), на III Всесоюзном совещании "Ядерно-физические методы анализа в контроле окружающей среды"(Томск,1985), на Международном коллоквиуме по почвенной зоологии (Вильнюс,1985), на У Всесоюзном совещании "Миграция элементов в почве и сопредельных средах" (Обнинск,196?), на республиканской конференции "Актуальные проблемы охрани окружающей среды и рационального использования
природных ресурсов"(Термез,1987), на У Всесоюзном совещании по антивационному анализу и другим радиоаналитическим методам"(Ташкент, 1987), на II Всесоюзной конференции "Тяжелые металлы в окружающей среде и охрана природы"(Москва,1988), на научно-практической конференции "Учёные и специалисты в решении социально-экономических проблем"(Ташкент,1992).
Публикация результатов исследований. По диссертационной работе опубликовано 19 работ.
Объём работы. Диссертационная работа изложена на 114 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырёх глав, заключения, выводов и отдельного приложения. Список цитированной литературы включает 202 наименования, из них 44 иностранных. Текст иллюстрирован 34 таблицами, 45 рисунками.
Объем проанализированного материала по предложенной методике составил 547 пробу (более 10000 элементоопределений).
