Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 АНАЛИЗ МЕТОДОВ КОНТРОЛЯ ТЯЖЁЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ОБЪЕКТОВ ИЗУЧЕНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1.1 Методы контроля тяжелых металлов в окружающей среде 15
1.1.1 Оптические методы: атомно-абсорбционная и эмиссионная спектрометрия 16
1.1.2 Масс - спектрометрические методы анализа 25
1.1.3 Рентгеноспектральные и рентгенофлуоресцентные методы контроля ТМ
1.1.4 Хроматографические методы 29
1.1.5 Электрохимические методы 32
1.1.6 Прочие методы контроля 34
1.2 Характеристика объектов исследования 38
1.2.1 Почвы и донные отложения 3 8
1.2.2 Растения 39
1.2.3 Биосубстраты 40
1.2.4 Снеговые выпадения 46
1.3 Основные требования к аналитическим работам при экологическом мониторинге
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 50
2.1 Объекты исследований 50
2.1.1 Многоканальный атомный эмиссионный спектральный комплекс 50
2.1.2 Отбор проб почв 53
2.1.3 Отбор проб донных отложений (илов) 54
2.1.4 Отбор проб растений 55
2.1.5 Отбор проб природных и сточных вод 57
2.1.6 Отбор проб атмосферных аэрозолей 58
2.1.7 Отбор проб атмосферных (снеговых) выпадений 59
2.1.8 Отбор проб биосубстратов 60
2.1.9 Подготовка электродов к анализу 61 2.2 Обработка результатов анализа 62
ГЛАВА 3 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И УНИФИКАЦИЯ МЕТОДИК МНОГОЭЛЕМЕНТНОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА ДЛЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
3.1 Показатели погрешности методики анализа 64
3.1.1 Оценка показателей погрешности спектрометра 65
3.1.2 Оценка показателей погрешности методик выполнения измерений содержания микроэлементов 67
3.2 «МВИ выполнения измерений элементного состава почв и илов 69
методом атомно-эмиссионной спектрометрии»
3.3 «МВИ массовой доли микроэлементов в питьевых, природных и сточных водах»
3.4 «МВИ массовой доли микроэлементов в растениях методом атомно- эмиссионной спектрометрии»
3.5 «МВИ массовой доли микроэлементов в атмосферных аэрозолях» 87
3.6 «МВИ массовой доли микроэлементов в снеговых выпадениях» 93
3.7 «МВИ массовой доли микроэлементов в биологических субстратов методом эмиссионной спектрометрии»
ГЛАВА 4 МОНИТОРИНГ СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНЫХ СРЕД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ АТОМНОГО ЭМИССИОННОГО СПЕКТРАЛЬНОГО АНАЛИЗА
4.1 Фитогеохимические исследования районов Закамья РТ 103
4.2 Исследование снеговых выпадений и донных отложений на реке Стярле (Закамье РТ)
4.3 Определение региональных нормативов микроэлементного состава волос
ВЫВОДЫ 146
- Оптические методы: атомно-абсорбционная и эмиссионная спектрометрия
- Оценка показателей погрешности спектрометра
- Фитогеохимические исследования районов Закамья РТ
Введение к работе
Для установления источников загрязнения и механизмов миграции загрязнителей в различных объектах окружающей среды (ОС) необходимо выполнение большого объёма аналитических исследований. Международные экологические стандарты ориентированы на высокоточные и экспрессные методы контроля большого многообразия веществ в разнообразных объектах окружающей среды. При этом особо важное значение имеет оценка низких и следовых количеств токсичных и техногенных элементов. Загрязнение сопредельных природных сред можно контролировать по составу атмосферы и выпадающего снега, природных вод и донных осадков водоёмов, почв и растительности, животных организмов и их биосубстратов. Для каждого из перечисленных объектов разработаны и используются в рамках государственных и отраслевых стандартов достаточно точные и современные аналитические методы, ориентированные на определение единичных элементов или группы элементов. Такие методы как атомно-абсорбционная и эмиссионная спектроскопия, спектрофотометрия, рентгенофлуоресцентный и нейтронно-активационный, полярография и вольтамперометрия, обладая отдельными преимуществами и недостатками, в целом дают надёжные результаты, но оказываются плохо сопоставимы между собой при оценке различных объектов. Это создаёт определённые трудности при интерпретации результатов аналитического контроля, полученных различными исследователями и лабораториями. К сожалению, в настоящее время не существует единого универсального метода для получения полной информации об анализируемых природных объектах, поэтому остаётся актуальной задача поиска и выбора наиболее перспективного, надёжного, экспрессного и экономичного метода или комплекса методов для решения экоаналитических задач. При этом следует руководствоваться следующими критериями [1]:
-типом предполагаемых исследований - научным или прикладным;
-типом образцов - твёрдых, жидких или газообразных;
-ожидаемым диапазоном содержания компонентов;
-требованиями точности и правильности анализа;
-примерным вещественным составом образцов и их количеством;
-стоимостью работ и трудозатратами.
Научный или прикладной тип исследований определяет требуемые метрологические характеристики анализа. Так для некоторых прикладных исследований высокая точность несущественна. Например, при почвенном картировании территорий для изучения ореолов рассеяния от различных промышленных предприятий-загрязнителей точность может быть невысокой, так как коэффициенты концентраций большинства элементов больше 1,5, а в центре аномалий превышают данную величину. А так как при таком картировании выполняется большое количество анализов, целесообразно использовать полуколичественный эмиссионный спектральный анализ, не отличающийся высокой точностью, но обладающий достаточной чувствительностью, многоэлементностью, производительностью и экономичностью. Для некоторых научных и прикладных исследований требуются как можно более высокая точность и чувствительность методов. Это относиться, например, к фоновому мониторингу, данные которого используются в качестве эталонных.
В литературном обзоре представлены наиболее часто применяемые при экологических исследованиях методы элементного анализа. Отмечается, что наиболее перспективны оптические методы (эмиссионно-спектральный и атомно-абсорбционный), нейтронно-активационные, рентгеновские и интенсивно развивающиеся методы масс-спектрометрии, электрохимии и ионной хроматографии. Для большинства этих методов требуется сочетание их с различными приёмами предварительной подготовки проб и концентрированием следовых количеств элементов. Сочетание этих методов позволяет решать широкий круг экологических задач. Однако к решению многих экологических проблем, возникающих в природе в результате деятельности человека в последнее время, экологи и химики-аналитики оказались не готовы. Это объясняется тем, что отсутствует позитивный опыт в организации службы систематического экологического контроля за природной средой. Серьёзные трудности в проведении контроля за загрязнениями вызывает существенная неоднородность распределения химических элементов и соединений в объектах окружающей среды: почвах, воздухе, воде, растительности и др. В связи с этим возникает проблема представительного отбора проб для анализа, стандартизации и унификации их предварительной обработки и подготовки к измерениям. Метрологическое обеспечение методик - измерений,--создание стандартных ..образцов состава..различных .объектов и_ _. техническое совершенствование средств измерений позволят в ближайшее время обеспечить получение надёжных результатов анализа всех объектов окружающей среды [2, 3]. В этом плане перспективными являются методы эмиссионного спектрального анализа как наиболее информативные и универсальные, пригодные для анализа всех природных сред [4]. Следует отметить также, что современные спектральные приборы доступны, т.к. выпускаются отечественной промышленностью [5], а многие спектрографы, выпускаемые ранее, поддаются модернизации [6] и могут использоваться как современные средства измерения для решения экоаналитических задач. Разработке унифицированных методик многоэлементного анализа состава различных природных сред с использованием отечественных приборных комплексов посвящена представленная работа. В качестве современных технических средств выбраны фотоэлектронные кассеты, разработанные ЦКБ «Фотон» и НПО «СЕТАЛ» (г. Казань) на основе фотодиодных линеек (линейных ПЗС), совместимых с ПК, которые позволяют освободиться от • фотографической регистрации спектров и исключить т.о. погрешности от субъективной визуальной их интерпретации. Основной целью работы является изучение возможности использования спектральных комплексов на основе дифракционного спектрографа ДФС-458 и разработка методик количественного химического анализа (МКХА) объектов окружающей среды.
Данные об элементном составе природных объектов на территории Республики Татарстан, испытывающей значительную антропогенную нагрузку на протяжении длительного времени, имеются в немногочисленных работах и касаются в основном химического состава природных вод и отчасти почв. Проводимая работа является составной частью предпринятой Татарским геологоразведочным управлением АО «Татнефть» систематической работы по проведению эколого-гидрологической съемки масштаба 1: 200000 на юго-востоке РТ по программе «Экология».
Актуальность.
Мониторинговые исследования в компонентах природных систем . представляет значительный интерес для развития биогеохимических основ теории функционирования экосистем в условиях внешних возмущений.
В литературе отмечается большая вариабельность интенсивности поглощения химических элементов живыми организмами, которая может изменяться на несколько порядков (до 100-1000 раз и более) в зависимости от внутренних и внешних факторов. Для выявления фундаментальных закономерностей переноса вещества и установления источников загрязнения и механизмов миграции загрязняющих веществ в различных объектах окружающей среды (ОС) необходимо выполнение большого объёма аналитических исследований. При этом особо важное значение имеет оценка низких и следовых количеств токсичных и техногенных элементов. Для каждого из объектов ОС разработаны и используются в рамках государственных и отраслевых стандартов точные и современные аналитические методы, ориентированные на определение единичных элементов или группы элементов. Такие методы как атомно-абсорбционная и эмиссионная спектроскопия, спектрофотометрия, рентгенофлуоресцентный и нейтронно-активационный, полярография и вольтамперометрия, обладая отдельными преимуществами и недостатками, в целом дают надёжные результаты, но оказываются трудно сопоставимы между собой при оценке различных объектов в силу различных интервалов определяемых концентраций, величины погрешности и пр. Это создаёт определённые трудности при интерпретации результатов эколого-аналитического контроля, полученных различными исследователями различными методами.
В настоящее время не существует единого универсального метода для получения полной количественной информации об анализируемых природных объектах как базы экологического прогнозирования. Наиболее перспективным с точки зрения надёжности, экспрессности и экономичности является метод атомной эмиссии. Однако до наших работ он использовался в основном как полуколичественный, что не удовлетворяет требованиям экологического контроля и мониторинга. Поэтому для обеспечения надежности экоаналитической информации чрезвычайную актуальность приобретает создание и стандартизация методик количественного химического анализа (КХА) на единой научно-методологической базе атомно-эмиссионной спектроскопии.
Цель данной работы - разработка комплекса методик эмиссионного количественного анализа объектов окружающей среды и биосубстратов и его апробация при решении актуальных задач региональной экологии на примере Республики Татарстан.
При выполнении работы ставились следующие задачи:
• разработать методики многоэлементного КХА различных объектов окружающей среды (почвы, растительности и донных отложений; питьевых, природных и сточных вод; атмосферного аэрозоля; снеговых выпадений; биосубстратов) с категорией точности выполнения измерений не выше 4-й (до 30%) с использованием многоканального атомно-эмиссионного спектрометра (МАЭС);
• создать образцы сравнения состава природных сред, определить метрологические характеристики и аттестовать (стандартизовать) разработанные методики;
• провести метрологическую аттестацию средств измерений; •экспериментально апробировать разработанный комплекс методик многоэлементного анализа на базе МАЭС при решении следующих задач региональной экологии:
-провести фитогеохимическое опробование территории Закамья Республики Татарстан (РТ) и определить статистически достоверные региональные фоновые показатели микроэлементного состава почвенного, растительного покрова и закономерности биопоглощения микоэлементов,
- оценить степень загрязнения снежного покрова в бассейне р. Стярле и притоков (Закамье РТ) в рамках мониторинга снеговых выпадений и характер распределения тяжелых металлов в период снеготаяния в сопредельных природных средах,
- определить региональные фоновые значения содержания микроэлементов в волосах населения г. Казани, ранжировать микроэлементы в составе волос в зависимости от качества потребляемой питьевой воды в соответствующих районах.
На защиту выносятся:
• Комплекс аттестованных (или унифицированных) методик для выполнения многоэлементного количественного анализа сопряженных объектов окружающей среды (почвы, растительности и донных отложений; питьевых, природных и сточных вод; атмосферного аэрозоля; снеговых выпадений и биосубстратов) на единой научно-методологической базе МАЭС с программным обеспечением.
• Рассчитанные на основе статистической обработки экспериментальных результатов количественного спектрального анализа значения региональных геохимических фоновых концентраций химических элементов (Zn, Си, Мп, Мо, V, Ni, As, Cr, Pb, Co, В, Sn, Be, Cd и Ag) в почвенном и растительном покровах на территории Закамья РТ и оценка степени загрязнения почв химическими элементами различного класса опасности.
• Выявленные в рамках снежного мониторинга бассейна р. Стярле и притоков (Закамье РТ) уровни поступления тяжелых металлов в водный объект в период снеготаяния и характер их распределения в водной экосистеме.
• Определенные региональные фоновые значения содержания микроэлементов в волосах населения г. Казани как основа для разработки и развития концепции микроэлементозной диагностики заболеваний с использованием модернизированной в работе экспрессной и доступной спектроаналитической методики.
Научная новизна.-Впервые создан комплекс методик для анализа почв, растений, донных отложений, природных, питьевых, сточных вод, снеговых выпадений, атмосферных аэрозолей и биосубстратов, позволяющий на единой научно-методологической базе МАЭС с программным обеспечением и высокой точностью определять содержание большого числа химических элементов из одной пробы образца природного состава при решении региональных экологических проблем.
Впервые на единой базе МАЭС и статистической обработки экспериментальных результатов КХА при фитогеохимическом опробовании районов Закамья РТ рассчитаны значения региональных геохимических фоновых концентраций химических элементов (Zn, Си, Мп, Мо, V, Ni," As, Cr, Pb, Co, В, Sn, Be, Cd и Ag) в почвенном и растительном покровах, дана оценка степени загрязнения почв химическими элементами различного класса опасности, выявлены закономерности поглощения химических элементов ризосферы травянистыми, древесными и кустарниковыми растениями. Определен ряд по убыванию среднего содержания микроэлементов в растениях (В, Мп, Си, Pb, Ni, Cr, V, Zn, Мо и Cd) в выявленных пунктах аномально высокого их содержания элементов (120 пунктов на исследуемой территории), превышающим 95% порог аномальности по суммарным частотам распределения.
По результатам снежного мониторинга бассейна р. Стярле (Закамье РТ) и ее притоков оценено количество поступающих в период снеготаяния тяжелых металлов (Zn, Cr, Си и Ni) и выявлен характер их распределения в системе вода-донные отложения, определяемый-геохимическими свойствами элементов.
Впервые на единой базе МАЭС определены региональные фоновые значения содержания микроэлементов в волосах населения г. Казани как основа для разработки и развития концепции микроэлементозной диагностики заболеваний. Показана зависимость микроэлементого- состава волос населения от степени минерализации используемой им питьевой воды.
Практическая значимость.. Разработанный и стандартизованный, комплекс методик выполнения измерений (МВИ) количественных химических анализов: «МВИ элементного состава почв и донных отложений» (аттестован); «МВИ- массовой доли микроэлементов- в природных, питьевых и сточных водах», «МВИ массовой доли микроэлементов в снеговых выпадениях», «МВИ массовой доли микроэлементов в раститениях», «МВИ-массовой доли микроэлементов в биосубстратах», «МВИ массовой доли микроэлементов в атмосферных аэрозолях» внедрены в природоохранную практику РТ и широко используются в системе мониторинга.
Созданный комплекс методик обеспечивает сокращение эксплуатационных затрат на получение достоверной эколого-аналитической информации об многоэлементном составе сопредельных компонентов- окружающей среды и биосубстратов в результате использования модернизированных отечественных средств измерения.
Созданные образцы сравнения состава природной матрицы могут быть тиражированы в РТ и РФ для повышения достоверности результатов количественного химического анализа методом атомно-эмиссионной спектроскопии независимо от средства измерения.
Разработанная Программа «SPECTR» позволила компьютеризировать спектрометр ДФС-458; научно-технические результаты реализованы в НПО «СЕТАЛ», ЦКБ «Фотон», Центральной специализированной инспекции аналитического контроля (ЦСИАК) Министерства экологии и природных ресурсов РТ и КГУ при разработке и совершенствовании средств регистрации и обработке эмиссионных спектров для завершения метрологической аттестации спектрометра ДФС-458.
Материалы диссертации используются в учебном процессе при подготовке специалистов-экологов Казанского государственного университета. На базе полученных данных автором результатов разработаны и внедрены в учебном процессе Кубанского государственного технологического университета лабораторные практикумы по экологии и промышленной экологии для студентов очной и заочной форм обучения инженерно-технических специальностей.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на III республиканской научной конференции «Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан» (Казань, 1997), на XIII, XIV Уральских конференциях по спектроскопии (Заречный, 1997,1999), на научно-технической и учебно-методической конференции «Экологическое образование и охрана окружающей среды» (Казань, 1999), на международном конгрессе «Сертификационные испытания пищевой продукции - XXI век» (Екатеринбург, 2000), на всероссийской конференции «Химический анализ веществ и материалов» (Москва, 2000), на всероссийской конференции «Экоаналитика-2000» с международным участием (Краснодар, 2000), на международном симпозиуме «Чистые металлы» (Харьков, 2001).
Личный вклад автора. Автором лично осуществлены: реализация задач, поставленных в работе, планирование и проведение экспериментальных исследований, разработка и апробация методик анализа, формулирование выводов, представление и обсуждение результатов работы. Соавторами публикаций являются научный руководитель (д.х.н., проф. Латыпова В.З.) и коллеги (д.х.н., проф. Будников Г.К., к.т.н. Гисматуллина СП., к.т.н. Тюменев И.С., к.г.-м.н., Кузнецов О.Б., к.г.-м.н. Агафонов В.А., к.т.н. Нагулин Ю.С., к.т.н. Букарь В.П., к.х.н. Рыдванский Ю.В., к.г.-м.н. Дудников Ю.С., Демин А.П., Рязанов В.И., Чугунов Ю.А., Саломатина Л.Р.), принимавшие участие в экспериментальной работе и обсуждении результатов, за что автор приносит им глубокую благодарность.
Публикации. Автором опубликовано 18 работ, в т.ч. 2 статьи - в журналах, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией Министерства образования и науки Российской Федерации, 12 тезисов докладов на конференциях различного уровня, а также 3 учебно-методических пособия на основе результатов диссертационной работы.
Объем и структура работы. Диссертационная работа общим объемом 140 страниц состоит из введения, четырех глав и заключения, списка литературы из 120 библиографических источников, содержит 7 рис. и 18 таблиц.
Оптические методы: атомно-абсорбционная и эмиссионная спектрометрия
Среди оптических методов при мониторинге объектов окружающей среды широко используется метод атомной абсорбции с пламенной и электротермической атомизацией пробы [18, 19]. Применение электротермической атомизации с отгонкой летучих гидридов позволяет с наибольшей чувствительностью определять такие важные и трудно определяемые другими методами элементы, как селен, теллур, мышьяк. Мешают определению высокие концентрации солей (эффект матрицы), тугоплавкие соединения и спектральные помехи, когда монохроматор не способен разделить близлежащие резонансные линии элементов, по которым измеряется поглощение. Физические помехи наблюдаются при изменении и несовпадении физических свойств растворов пробы и шкалы стандартов (вязкости, поверхностного натяжения), что влияет на степень дисперсности аэрозоля и скорость распыления раствора в пламя. Помехи могут быть вызваны также рассеянием света и неселективным поглощением. Использование различных модификаторов позволяют частично исключить влияние матрицы и повысить воспроизводимость анализа [20]. В настоящее время разработаны аналитические методы и аппаратура для анализа монолитного вещества или порошковых проб [21].
Первый вариант состоит в том, что под действием непрерывного сфокусированного лазерного излучения вещество пробы испаряется и попадает в струю пламени или инертного газа над поверхностью образца, которое защищает испаренное вещество от контакта с воздухом и переносит его в аналитическую зону, просвечивающую его зондирующим излучением на длинах волн резонансных линий определяемых элементов.
Второй вариант пригоден для анализа порошковых проб помещаемых в графитовую лодочку при электротермическом извлечении из нее определяемых элементов в протяженную зону атомной абсорбции над лодочкой.
Многоэлементность реализуется путем введения в схему анализатора полихроматических источников зондирующего излучения - многоэлементных газоразрядных ламп с полым катодом и многоканального приемника излучения - дифракционного полихроматора на основе фотодиодных линеек, обеспечивающих одновременное измерение поглощения резонансных и нерезонансных линий 5-6 определяемых элементов.
Лазерный блок состоит из лазера непрерывного действия с мощностью порядка 100 Вт; системы фокусировки лазерного излучения на поверхности анализируемого образца; подвижной платформы для сканирования образца под сфокусированным лазерным лучом; игольчатой горелки для подачи в зону испарения пробы инертного газа. Температура нагрева контролируется градуировочным фотодиодом.
Блок электротермической атомизации состоит из охлаждаемых водой токонесущих медных шин, между графитовыми наконечниками которых зажимается лодочка с анализируемой пробой. В результате предварительного низкотемпературного подогрева элементы из порошка пробы диффундируют в стенки графитовой лодочки, после чего проба удаляется из атомизатора, а сам он подвергается высокотемпературному импульсному нагреву, что и обеспечивает выход определяемого элемента в зону абсорбции. Управление режимом электротермической атомизации осуществляется автоматически по заданной программе.
Исследованы аналитические и метрологические характеристики обоих моделей анализаторов. С целью учета влияния вариаций температуры пробы во время ее испарения в обоих вариантах внесены линии обратной оптической связи, обеспечивающие нормировку аналитических сигналов абсорбции к стандартным температурным условиям. При этом обусловленные вариациями состава пробы и мощности атомизатора систематические погрешности не превышают 10-12%, а случайные погрешности варьируют от 5-7%, при высоких содержаниях элемента до 30 % на нижней границе концентраций.
Нижние границы определяемых содержаний элементов в лазерном варианте составляет 10"5-10 "б % для легколетучих элементов; 10"4-10"5% для элементов со средней летучестью и 10""-10" % для элементов с низкой упругостью пара. В электротермическом варианте за счет предварительного концентрирования определяемых элементов чувствительность возрастает на 3-4 порядка для труднолетучих элементов и на 1-2 порядка для элементов с высокой и средней летучестью.
Метод атомной абсорбции в его различных вариантах незаменим при анализе ртутного загрязнения, которое нормируется на уровне 0.5 мкг/л. Метод «холодного пара» основан на восстановлении двухвалентной ртути до металлической раствором двухлористого олова или другим восстановителем с последующим переносом её током воздуха или аргона в абсорбционную ячейку. Чувствительность определения ртути зависит от геометрии реакционного сосуда, внутреннего диаметра реакционной трубки, от общего объёма системы, по которому циркулирует ртуть, от скорости потока газов и др. [22].
Оценка показателей погрешности спектрометра
Для оценки работоспособности спектрометра с доработанным программным обеспечением (с выделением спектральной линии по контору) были рассчитаны показатели случайной погрешности (воспроизводимости) измерений абсолютной интенсивности пяти линий железа в спектре железа при дуговом (сила тока 6 А) и искровом (режим «искра-2») возбуждении [94, 99]. Величина межэлектродного промежутка 2 мм, величина щели спектрографа при трехлинзовой системе освещения 20 мкм. Регистрация спектров выполнялась при накоплении 300 мс и числе усреднений 10. Результаты наблюдений и показатели погрешности измерений приведены в таблицах 3.1 и 3.2, где I - абсолютная интенсивность линии железа; 1ср -среднее арифметическое результата измерений интенсивности линий; di -отклонение от среднего единичного наблюдения d( = I - Icp; S - среднее квадратичное отклонение результата измерения; 80Тн - относительное стандартное отклонение %; t -табличное значение коэффициента Стьюдента (равен 2.26 для 10 измерений при Р = 0.95); А - случайная составляющая погрешности спектрометра: A = t S0TH% .
Анализ экспериментальных данных, приведенных в таблице 3.2, показывает, что воспроизводимость результатов анализа выше при искровом возбуждении спектра железа, хотя для линии 238.39А0 случайная погрешность для дуги также мала и не превышает 4.5%.
Полученные результаты легли в основу разработки методики поверки спектрометра и его метрологической аттестации в качестве средства измерений [106, 107, 108].
Фитогеохимические исследования районов Закамья РТ
В зону обследования, определенную для оценки антропогенного воздействия на окружающую среду, вошли территории 10 административных районов: Бавлинский район, Азнакаевский район, Ютазинский район, Альметьевский район, Сармановский район, Заинский район, Нур-Октябрьский район, Н.Шишминский район, Черемшанский район, Аксубаевский район.
Перечисленные административно-территориальные районы полностью формируют или входят в состав экономических районов Закамья РТ.
Район Закамье расположен в юго-восточной части республики в бассейнах рек Зай, Ик и занимает площадь 9978 кв. км, находится на Бугульминско-Белебеевской возвышенности [118]. Для Закамья характерен резкий контраст широких плоских возвышенностей с глубокими и широкими речными долинами. Среднегодовое количество осадков составляет 415-490 мм. В районе преобладают черноземы (87%). Здесь сконцентрированы крупные запасы нефти и нефтяных газов, природных битумов, строительных материалов, минеральных вод и лечебных грязей. По территории проходят железные дороги Ульяновск - Уфа, Бугульма - Наб.Челны, густая цепь автодорог. Главная отрасль промышленности - нефтедобывающая (АО «Татнефть») с подразделениями в Альметьевске, Лениногорске, Бавлах и т.д. Имеется газопереработка (Альметьевск), машиностроение, электроэнергетика (Уруссинская ГРЭС), строительная промышленность. Здесь берет начало нефтепровод «Дружба». Площадь сельхозугодий составляет 42,8 тыс.га (64,4% земельного фонда), распаханность - 76,0%.
Закамье входит в Заволжско - Предуральскую лесостепную провинцию, занимая ее Юго-Восточную часть, и относится к VI агропочвенному району. Наибольшие высоты - 380 м. Господствуют высоты в пределах 200-230 м. Типична асимметрия рельефа, указывающая на древность эрозионных форм. Ступенчатость рельефа, твердость пород, значительная крутизна склонов и проницаемость песчаных отложений тормозят развитие оврагов. Здесь преобладают балки и лощины.
Закамье характеризуется недостаточным увлажнением. Среднее количество осадков за год на возвышенной части района больше 400 мм, а на остальной территории меньше 400 мм. Средняя продолжительность залегания устойчивого снежного покрова 155-165 дней. На территории РТ эти места наиболее холодные в зимний период. Условия перезимовки растений -наиболее суровые.
Почвенный покров Закамья на 88% представлен черноземами. Характерно то, что почти 1/5 часть составляют карбонатные черноземы. Выщелоченные и оподзоленные черноземы составляют 38%, типичные - 26%о. Кроме черноземов, в районе встречаются также серые и темно-серые лесные почвы (4,9%). По долинам рек имеются плодородные пойменные почвы (2,9%).
Характеристика растительного покрова. Закамье входит в под зону лесостепи, для которой характерно чередование участков широколиственного леса с участками луговой степи. По условиям местоположения луга можно разделить на следующие группы: верховые, низинные, пойменные.
Широколиственные леса являются естественными формациями в районе Закамья РТ. Древесные ярусы широколиственного леса образованы дубом, липой, ильмом. По мере продвижения на восток в этом ярусе усиливается роль липы, которая нередко является господствующей породой, явно преобладающей над дубом. Второй древесный ярус образован обычно кленом, к которому примешивается липа, вяз, ильм. Подлесок в широколиственном лесу развит хорошо, и в него входит значительное количество видов. Из них наиболее типичные лещина, бересклет, жимолость, крушина ломкая и слабительная [119, 120].
Таким образом, приведенная характеристика исследуемой территории позволяет сделать следующее заключение:
1.Территория Юго-восточного Закамья РТ характеризуется значительной вовлеченностью компонентов ландшафта в промышленное и-агропромышленное производство. Территория пересекается оживленными транспортными магистралями. В то же время, расположение района в черноземной зоне - это высокая сельскохозяйственная освоенность. Такая концентрация техногенных и агрогенных факторов привела к трансформации ландшафта.
