Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В последние десятилетия во всем мире заметно возросло количество работ по геохимии ртути, направленных н"а исследование ее форм нахождения (ФН), трансформации и миграции в различных средах биосферы. Это вызвано тем, что ртуть является надежным индикатором эндогенного оруденения и расширение знаний в этой области способствует совершенствованию ртутометрических методов поисков. С другой стороны, ртуть относится к токсичным элементам I группы опасности и углубление знаний о ее распределении и поведении в различных средах эколого-геохимических зон способствует объективной оценке экологического состояния геологической среды. В Крыму, начиная с 50-х годов, выполнен большой объем ртутометрических лито-, гидро- и атмо-геохимических исследований, в связи с разномасштабными прогнозно-поисковыми, геолого-съемочными, инженерно-геологическими и санитарно-экологи-ческими работами. В то же время, практически не изучены ФН ртути, особенности их распределения в породах, минералах и почвах, трансформация и миграция в геохимических системах, что является важнейшим критерием оценки геохимической и экогеологической значимости ртутных аномалий. Это и предопределило актуальность и целесообразность проведения исследований по распределению, трансформации и миграции ФН ртути в различных ландшафтно-геохимических зонах Крыма.
Связь работы с научными программами и темами. Выбранное направление исследований увязывается с Государственной программой создания системы мониторинга окружающей среды (Постановление Кабинета Министров Украины от 30 марта 1998 года № 391) и отраслевой программой геолого-экологических работ на 1990 - 2005 годы (Приказ Геолкома Украины № 61 от 20.04.98.) предусматривающих, в частности, изучение геохимического состояния ландшафтов, содержания и распространения в них токсичных элементов и соединений. Частью диссертации явились исследования, проведенные в рамках тематической работы "Изучение поведения ртути, как основного лимитирующего фактора, в эколого-геохимических ландшафтах Крыма", выполняемой автором по проекту КП "Южэкогеоцентр" Министерства экологии и природных ресурсов Украины (2000 г., № ГР 0100U000455), а также работ по проектам Госкомгеологии Украины: "Разработка методических временных положений по эколого-геохимическо-му картированию территории Украины" (1997 - 2000 г.п, № ГР 0197U0006729) и "Геохимия тяжелых металлов и галогенов в почвах и горных породах различных эколого-геохимических ландшафтов Украины" (1992 - 2000 г.г., № ГР 0196U012201).
Цель и задачи исследований. Целью работы является оценка степени загрязненности ландшафтно-геохимических зон Крыма ртутью на основе установления особенностей ее распределения и миграции в локальных системах: почвообразую-щая порода - почва, почва - раствор, минерал - вмещающая среда. В рамках поставленной цели решались такие основные задачи:
-
Комплексное изучение термоспектров ртути в минералах, породах, и почвах.
-
Установление особенностей распределения термоформ (ТФ) ртути в системах почвообразующая порода - почва, почва - раствор и минерал - вмещающая среда.
-
Разработка критериев разбраковки природных и антропогенных аномалий ртути и выполнение оценки количественного баланса ртути в биосфере Крыма.
-
Анализ распространения ТФ антропогенной ртути и оценка ее роли в биосфере Крыма.
Объект исследования -ртуть в фоновых и аномальных (природных и антропогенных) полях ландшафтно-геохимических зон Крыма.
Предмет исследования -особенности распределения, трансформации и миграции ртути и ее ТФ в геохимических системах эколого-геохимических зон Крыма.
Методы исследования - для определения содержания ртути и ее ТФ в коренных породах, минералах и почвах использовался атомно-абсорбционный метод. Отбор проб проводился во всех ландшафтно-геохимических зонах с сохранением природной связи в локальных системах: почвообразующая порода - почва, минерал -вмещающая среда. Полученные атомно-абсорбционным методом термоспектры ртути применялись как качественный обобщающий показатель для характеристики и систематизации изучаемых объектов.
Научная новизна полученных результатов.
Определены термоспектры ртути для всех возрастных и литологических разностей почвообразующих пород и типов почв, а также - для гидротермальных и диаге-нетических минералов различных классов.
Установлены особенности перераспределения ТФ ртути в системах почвообразующая порода-почва, почва-раствор, минерал-вмещающая среда. На основе этого показана возможность разбраковки природных и техногенных аномалий.
Установлено содержание ртути и ее ТФ в отраслевых региональных стандартных образцах почв "чистой" и "грязной", которые могут быть использованы в качестве эталонных для юга Украины. Зафиксировано изменение термоспектра ртути в почвах в зависимости от глубины опробования.
Оценено влияние ртути как элемента первого класса опасности на геологическую среду Крыма. Определены ориентировочные массы ртути, содержащиеся в коренных породах, биокосных системах и потоках массопереноса.
Практическое значение полученных результатов.
Создана база ртутометрических данных и на ее основе построены карто-схемы содержания ртути в почвах и почвообразующих породах, которые могут быть использованы при комплексной оценке эколого-геологического состояния ландшафтно-геохимических зон Крыма.
Показано, что природные источники поступления ртути в биосферу не представляют угрозы для жизнеобитания, хотя участки влияния некоторых из них и рассматриваются как локальные геопатогенные зоны. Содержания ртути в техногенных аномалиях в непосредственной близости к источнику в отдельных случаях значительно превышают фоновые, приближаясь по значению к природно-аномальным концентрациям ртути.
Фактический материал и личный вклад автора. Основой для аналитических и экспериментальных работ послужили материалы опробования, проведенного автором в период полевых работ (1997-1998 г.п). Были опробованы основные возрастные и литологические разности почвообразующих пород и развитые на них почвы во всех ландшафтно-геохимических зонах Крыма, а также собрана коллекция жильных гидротермальных и диагенетических минералов. Всего было отобрано 274 пробы пород и почв, в которых определялось содержание ртути, а в половине из них - ТФ ртути. Содержание ртути определялось в 206 пробах минералов, для 35 из которых установлены термоспектры ртути. Проведены экспериментальные работы по изучению миграции ТФ ртути в системе почва - раствор и в вертикальном разрезе почв. Выполнено обобщение результатов аналитических и экспериментальных работ, а также проработаны аналитические результаты ртутометрических исследований, выполненных в Крыму в течение последних 30-ти лет. Обработка всех этих материалов, включая аналитические и экспериментальные данные автора, проводилась с помощью компьютера, что позволило создать статистическую ртутометриче-скую базу по биосфере Крыма.
Апробация и публикация результатов работы. Результаты исследований докладывались в г. Кривой Рог на третьей региональной конференции "Сучасні проблеми геології і мінералогії гірничорудних районів України" (1999 г.) и в г. Киеве на научно-техническом семинаре "Проблеми прикладної геохімії" (1999 г).
Основные положения диссертации опубликованы в Минералогическом журнале (т.ХХІ, № 1 и № 5-6, 1999), журнале "Мінеральні ресурси України" (№2, 2000) и Геолого-минералогическом вестнике (Кривой Рог, Минерал, № 2, 1999), сборнике научных статей "Проблеми прикладної геохімії" (Киев, 1999).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, изложенных на 141 страницах, в том числе 29 иллюстраций, 18 таблиц, а также список литературы из 189 наименований, текстовая часть изложена на 101 странице.