Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Формирование и оценка состава вод 10
1.1. Факторы и процессы формирования химического состава поверхностных вод 10
1.2. Особенности миграции соединений в воде и донных отложениях 14
1.3. Источники антропогенного поступления веществ в речную систему и их влияние на человека 20
1.4. Нормирование и комплексная оценка качества поверхностных вод 24
1.5. Методы определения техногенного фактора 33
1.6. Водные ресурсы Красноярского промышленного региона 36
1.7. Применение системного подхода к обработке гидрохимической информации 40
1.8. Структура данных 43*
Выводы к главе 1 45
ГЛАВА 1. Методы оценки состояния естественных водотоков красноярского промышленнго региона 46
2.1. Общая характеристика гидрологических и геологических особенностей водотоков Красноярска и его окрестностей 46
2.2. Режим и зависимость химических свойств речных вод от водного стока 50
2.3. Регрессионные зависимости между концентрациями исследуемых веществ 51
2.4. Методы комплексной оценки качества вод 54
2.5. Определение влияния поверхностного стока на химический
состав воды р. Кача 58
Выводы к главе 2 60
ГЛАВА 3. Особенности загрязнения водотоков красноярского промышленнго региона 61
3.1. Пространственно-временная динамика химического загрязнения рек Красноярского промышленного региона 61
3.2. Зависимости между концентрацией веществ и расходом речной воды 74
3.3. Интегральные показатели оценки качества вод: коэффициент приоритетности, комплексный индекс загрязнения и коэффициент загрязненности 78
3.4. Оценка роли поверхностного стока в формировании качества речной воды 88
Выводы к главе 3 90
ГЛАВА 4. Влияние донных отложений на загрязнение поверхностных вод 92
4.1. Использование рентгенофлуоресцентного метода для анализа металлов в донных отложениях 92
4.2. Вклад донных отложений в формирование загрязнения воды
тяжелыми металлами 97*
Выводы к главе 4 101
ГЛАВА 5. Система количественной оценки степени загрязнения поверхностных вод 102
5.1. Метод оценки степени воздействия промышленных городов на природные водотоки 102
5.2. Выделение техногенной составляющей загрязнения поверхностных вод Красноярского промышленного региона . 105
Выводы к главе 5
Основные результаты и выводы работы 111
Заключение 114
Литература 115
Приложения 141
- Факторы и процессы формирования химического состава поверхностных вод
- Общая характеристика гидрологических и геологических особенностей водотоков Красноярска и его окрестностей
- Пространственно-временная динамика химического загрязнения рек Красноярского промышленного региона
- Использование рентгенофлуоресцентного метода для анализа металлов в донных отложениях
Введение к работе
В настоящее время перед экологической наукой, одним из предметов изучения которой является столь сложная система, как гидросфера, стоит проблема устойчивого функционирования этой экосистемы [1, 2]. Проблема дефицита воды считается одной из серьезнейших возможных глобальных катастроф, которые могут привести к самоуничтожению цивилизации [3, 4]. Количество районов, где ощущается нехватка чистой воды и связанное с этим напряжение резко увеличивается. По прогнозам, в течение двух ближайших десятилетий миру потребуется на 17 % больше воды для выращивания пищи а, в целом ее использование вырастет на 40 % [5]. К 2050 г. две трети населения Земли будут жить в странах, испытывающих умеренную или серьёзную нехватку воды [6].
Россия является одной из наиболее обеспеченных водными ресурсами стран, располагая более чем 20 % мировых запасов пресноводных поверхностных и подземных вод. Прогнозные эксплуатационные запасы подземных вод составляют свыше 360 км3 в год. Удельное суточное водопотребление в России на душу населения составляет от 275 до 370 л, в то же время, в крупных городах Европы оно не превышает 150-200 л (меньше в 1,37-2,46 раза) [7].
В связи с тем, что поверхностные воды как компонент окружающей среды находятся в постоянном контакте с другими ее компонентами (атмосферой, литосферой, биосферой и техносферой), то и их качество находится в прямой зависимости от сложных физико-химических процессов, возникающих в результате этих контактов. Одновременно это осложняется крайним разнообразием климатических, геологических и ландшафтно-геохи-мических условий и глубокими региональными различиями в степени и характере освоения территории. Поэтому оценка качества водотоков требует привлечения различных методов изучения.
При этом для уменьшения вредного воздействия антропогенного загрязнения поверхностных вод на здоровье человека существуют два основных подхода, каждый из которых предъявляет свои специфические требования к построению системы мониторинга воды рек.
Один из них, традиционный, базируется на разработке предельно допустимых концентраций. Целью такого подхода является обеспечение соблюдения нормативных требований по качеству поверхностных вод [8]. Для его реализации существует система мониторинга, ориентированная на выявление нарушений нормативов качества вод. Все существующие в Российской Федерации ПДК оценивают исключительно потребительские свойства воды - лишь ее ресурсные возможности. В частности, это относится к рыбохозяйственным нормативам, определяющим показатели воды только как среду обитания ихтиофауны.
Современная ориентация водоохраной политики на достижение единых стандартов качества поверхностных вод в разнообразных ландшафтно-гео-химических условиях не обеспечивает экологическое благополучие водных объектов и здоровье человека. Для осуществления водохозяйственной деятельности необходима систематизированная объективная информация, охватывающая всю геоэкологическую систему бассейнов рек и социально-экономическую структуру, которая оказывает антропогенную нагрузку на водотоки.
Другой подход к управлению качеством поверхностных вод, не отрицая методологии первого, основывается на управлении здоровьем населения, а точнее - факторами, которые определяют степень воздействия загрязненной воды на здоровье человека. Для его реализации, во-первых, необходимо более детальное, чем при первом подходе, знание о пространственно-временной динамике концентраций вредных веществ и комплексной оценке качества воды. Во-вторых, нахождение корреляционных зависимостей между содержанием поллютантов и расходом воды. В-третьих, оценка влияния поверхностного стока и донных отложений в загрязнение водотоков. При этом данный подход может быть дополнен разработанной в ходе исследований системой количественной оценки степени загрязнения поверхностных вод. Подобный системный подход обеспечивает адекватную обработку полученной гидрохимической информации.
Цель работы заключается в исследовании особенностей пространственно-временной динамики концентраций поллютантов поверхностных вод Красноярского промышленного региона и разработке системы выделения антропогенного загрязнения в химическом составе воды водотоков.
Основные задачи работы:
1. Создать Базу данных концентраций веществ в реках исследуемой территории. Оценить тенденции и динамику химического загрязнения поверхностных вод.
2. Рассчитать значения водного стока для исследуемых рек. Найти зависимости между концентрациями веществ и расходом речной воды.
3. Выразить качество вод Красноярского промышленного региона посредством интегральных показателей.
4. Определить влияние донных отложений и поверхностного стока в формировании загрязнения поверхностных вод.
5. Обосновать и разработать методический подход к оценке степени загрязнения поверхностных вод в условиях города.
Научная новизна работы:
• Диссертационная работа является одним из первых системных исследований, отражающих изменение состояния рек благодаря разработанному методу комплексной оценки степени воздействия промышленных городов на природные водотоки (на примере Красноярского промышленного региона).
• Показана эффективность использования системного подхода в исследовании содержания химических веществ в реках на территории Красноярска и его окрестностей за последний период (1985-2003 гг.).
• Получены уравнения регрессионной зависимости между содержанием поллютантов и расходом воды. Обнаружено влияние поверхностного стока на формирование химического состава воды.
• Найдены коэффициенты накопления К тяжелых металлов в донных отложениях pp. Енисей и Кача.
Практическая значимость работы:
Создана база данных содержания 27 исследуемых поллютантов в реках Красноярского промышленного региона за 19 лет. Повышен уровень оценки экологического состояния рек урбанизированных территорий. Система количественной оценки загрязнения поверхностных вод позволяет рассчитать техногенный вклад, вносимый территорией в загрязнение рек. Положения, выносимые на защиту:
1. Найдены уравнения регрессионной зависимости между содержанием веществ и расходом воды; показано их применение для оценки качества поверхностных вод.
2. Обнаружено с использованием интегральных показателей, что существенная часть загрязнения воды рек исследуемого региона приходится на токсикологический и рыбохозяйственный показатель групп ЛПВ. Наиболее загрязненным водотоком из исследуемых рек является устье р. Кача.
3. Изучение роли поверхностного стока в формировании качественного состава воды в р. Кача показало, что большая часть загрязняющих веществ попадает в реку со стоком с прилегающей, территории.
4. Валовый рентгенофлуоресцентный анализ металлов в донных отложениях выявил, что цинк, никель и марганец переносятся как водами реки, так и аккумулируются в отложения. Малая миграционная подвижность и большая степень закомплексованности свойственна ионам меди и железа.
5. Разработана система количественной оценки степени загрязнения поверхностных вод. Ее использование дает возможность количественно рассчитать техногенный вклад, вносимый территорией в загрязнение реки и выявить особенности пространственно-временной изменчивости концентраций загрязнителей в створах рек.
Публикации:
По результатам исследований опубликовано 18 работ (включая материалы международных конференций) в центральной печати, региональных и межрегиональных сборниках.
Апробация работы:
Результаты докладывались на следующих конференциях и семинарах: Международных: XI международный симпозиум «Гомеостаз и экстремальные состояния организма» (Красноярск, 2003), международная конференция по измерениям, моделированию и информационным системам для изучения окружающей среды «ENVIROMIS - 2004» (Томск, 2004), конференции и школе молодых ученых «Вычислительно-информационные технологии для наук об окружающей среде CITES-2005» (Новосибирск, 2005).
Краевых и региональных: «Социальные проблемы инженерной экологии, природопользования и ресурсосбережения» (Красноярск, 2002 г.), межвузовском научном фестивале студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодежь и наука - третье тысячелетие» (Красноярск, 2003), межрегиональной научно-практической конференции «Эколого-экономические проблемы региональных товарных рынков» (Красноярск, 2004 г.), 7, 8, 9 и 10 научно-методической конференции «Непрерывное экологическое образование и экологические проблемы Красноярского края» (Красноярск, 2002, 2003, 2004 и 2005 гг.), научно-методической конференции «Экологическая безопасность Красноярского региона» (Красноярск, 2004 г.).
Объем и структура работы:
Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, выводов, списка цитируемой литературы и приложений, изложена на 172 страницах, включает 21 рисунок и 29 таблиц; библиография - 234 наименования.
Факторы и процессы формирования химического состава поверхностных вод
Процесс формирования химического состава природных вод совершается под влиянием разнообразных факторов, которые по характеру своего воздействия разделяются: физико-географические (рельеф, гидрографическая сеть, климат, почвенный покров), геологические, гидрогеологические, физико» химические, физические, биологические и искусственные [9, 10].
Определенная взаимосвязь существует между соответствующим типом гидрологического режима и природной структурой геосистемы, включающей густоту гидрографической сети, глубину эрозионного вреза, режим и химический состав вод, характер взаимоотношения поверхностных водотоков с подземными [11-13]. Известно, что густая гидрографическая сеть региона способствует водообмену в водоносных горизонтах, выносу солей из них и обуславливает формирование пресных гидрокарбонатных вод.
Весь комплекс факторов, влияющих на режим и сток разделяется на климатические и факторы подстилающей поверхности. Согласно О. А. Але-кину, климат является важным косвенным фактором, создающим общий фон, на котором развиваются процессы, непосредственно влияющие на химию природных вод [10, 14-15]. Химический состав большей части поверхностных и подземных вод является результатом взаимодействия дождевых вод с породами «a близ поверхности земли и особенно в почвенной зоне [16]. Ярко выраженный «известковистыи» и «доломитовый» химический состав поверхностных и подземных вод можно объяснить тем, что в области питания их наиболее растворимыми породами являются известняки и доломиты.
Рассеянные элементы генетически могут быть связаны с выветриванием пород или попадают в атмосферу и гидросферу в результате деятельности человека. Средние концентрации ряда рассеянных элементов в породах и водах приведены в таблице АЛ Приложения. Их переход в раствор в ходе выветривания зависит от минерала, с которым связан элемент, и от интенсивности химического выветривания [16].
Взаимодействие воды с составляющими пород характеризуется следующим образом: — Соли. Растворимые соли в земной коре представлены главным образом хлоридами, сульфатами и карбонатами натрия, калия, кальция и магния? Нахождение СаСОз и MgC03 в осадочных породах оценивается в 15-30% [17-18]. — Изверженные и метаморфические породы. Большинство этих пород -алюмосиликаты и продукты их разрушения. По глубине разложения алюмосиликатов процесс выветривания делят на два этапа [19]: коалиновое (сохраняются связи алюминия с кремнием и образуются многочисленные разновидности глинистых минералов) и аллитное (у образовавшихся при каолиновом выветривании минералов нарушается связь между алюминием и кремнием и образуются оксиды и гидроксиды минералов боксита, опала, кварца и прочее). Эти две стадии можно изобразить условными схемами [17]:
Принято считать, что они относятся к наименее минерализующей воду части земных пород [17]. — Глинистые породы составляющие большую часть осадочных минералов, являются очень сложными по минералогическому и химическому составу. Глины характеризуются чрезвычайно плохой проницаемостью, поэтому вымывание из них солей и ионов связано с условиями контакта породы с водой. Большое значение для ионного состава вод имеет способность глин обменивать поглощенные ими ионы на ионы из воды. Склонность к поглощению при прочих равных условиях у катионов природной воды возрастает в порядке Na+, К , Mg2+, Са2+ [17, 9].
Влияние почвы на химический состав природных вод так же сложно и многообразно. Эта гетерогенная система включает минеральные и органические вещества в твердом, газообразном и растворенном состояниях, а также остатки и продукты биохимического распада растительных и животные организмов. Весь этот разнородный по крупности, составу и происхождению материал содержит в адсорбированном и поглощенном состояниях ионы, количество которых возрастает с увеличением степени дисперсности. Он пропитан почвенной влагой, поддерживающей непрерывный обмен между минеральными и органическими веществами.
В данной работе кратко освещены свойства почвы, которые непосредственно связаны с составом природных вод. Из них важнейшими являются следующие: 1. Тип почв и их механический состав. Чем больше порозность почв, тем значительнее их водопроницаемость и водоотдача, но меньше водоудерживающая способность. Поэтому режим стока рек, бассейны которых сложены с поверхности песчаными или супесчаными почвами, заметно иной, чем в подобных бассейнах, сложенных суглинками или глинистыми почвогрунтами (приведено в таблице 1.1). 2. Повышение минерализации атмосферных осадков, фильтрующихся через, почву, происходит за счет почвенного раствора и растворения кристаллических солей. Его ионный состав очень динамичен и зависит от многих естественных и антропогенных факторов. Большая часть металлов ливневого стока городов также поглощается почвой [20]. По этой причине почвенный раствор и соли в почвах - важный фактор минерализации речной воды. Легче всего вымываются соли из песчаных почв, прежде всего ионы CL\ затем SO? , Na+ и Са2+ [17]. Чем дисперснее почва, тем труднее вымываются ионы, находящиеся в почвенном растворе [17].
Общая характеристика гидрологических и геологических особенностей водотоков Красноярска и его окрестностей
Обработка результатов гидрохимических исследований проводилась с целью определения устойчивых природных характеристик воды. Данные гидрохимической сети рассмотрены за 1985-2003 гг. по 27 показателям. Согласно классификации, предложенной в [184], компоненты химического состава были распределены на группы, которые постоянно определялись в исследуемых водотоках: - главные ионы (макрокомпоненты): SO2 , СГ, Са2+, Mg2+, Na+, К \ ч - биогенные вещества: неорганические формы азота (NH4+, NOf, NO/), растворенный неорганический фосфор (РО/ ), общее железо; - растворенный в воде кислород; - взвешенные вещества, перманганатная окисляемость воды (ХПК) и биохимическое потребление кислорода (БПК5); - специфические загрязняющие вещества: фенолы, нефтепродукты, ксантогенаты, СПАВ, метанол, смолы и асфальтены, F; - микроэлементы: Си2+, Zn2+, Ni2+, Al3+, Mn2+. В p. Енисей исследовались все перечисленные вещества, в остальных водных объектах (pp. Базаиха, Березовка, Кача и Бугач) определялись 23 ингредиента (не определяли фтор, ксантогенаты, метанол, смолы и асфальтены). Анализ химических веществ в поверхностных водах проводился по стандартным методикам (Приложение 3.).
При выполнении исследований по рассматриваемым водотокам создана электронная база данных гидрохимической сети «Реки Красноярского промышленного региона» за 19 лет (рисунок 2.1). Для каждого ингредиента рассчитана средняя арифметическая годовая, минимальные и максимальные значения.
Известно, что доминирующим фактором, определяющим химический состав природных вод, являются климатические условия, определяющие основные черты водного режима и направленность почвообразовательных процессов. А поскольку размеры рассматриваемой территории невелики, то представляется, что динамика климата на ней, незначительна. В связи с этим для всех исследуемых водотоков региона расчеты проводились по гидрологическим сезонам, которые являются частью года, в пределах которого гидрологический режим характеризуется общими чертами его формирования і; проявления. Данные сгруппированы по четырем основным гидрологическим фазам: подъем, пик и спад половодья (апрель - июнь), летняя межень и паводки (июль - август), осенние паводки (сентябрь - октябрь), зимняя межень (ноябрь - март). По каждому периоду в году рассчитана средняя арифметическая концентрация веществ в поверхностных водах.
Для выявления динамики в указанных гидрологические фазы вычислены характеристики стока (Q) и рассчитаны показатели стока растворенных веществ в створах pp. Енисей и Кача за 19 лет [14, 17]. При проведении исследований, определены значения ионного, биогенного, суммарного стока взвешенных и органических, специфических загрязняющих веществ, микроэлементов. Для рек Бугач, Базаиха и Березовка сток не определялся в связи с отсутствием гидрологических постов наблюдения за уровнем поверхностных вод.
Обработка исходной гидрохимической информации методами математической статистики позволяет прогнозировать содержание загрязняющих веществ в зависимости от величины расхода воды с указанием достоверности расчета. Для нахождения регрессионной зависимости в работу выбрана р. Кача в связи с тем, что исследуемый участок р. Енисей имеет регулируемый характер из-за находящегося выше каскада плотин.
В исследованиях использовался 21 поллютант (SO/ , СГ, Са2+, Mg2+, Na+, К ; NH4+, NO2, NO3, РО/ , общее железо, ХПК, БПК5, фенолы, нефтепродукты, СПАВ, Си2+, Zn2+, Ni2+, Al3+, Mn2+) по массивам из отобранных проб в период с 1985 по 2003 гг. Для массива данных каждого вещества всех трех створов проведена оценка однородности выборки путем расчета среднего квадратического отклонения (СКО):
Значение ах должно удовлетворять условию ох 33% [35]. Предварительно из выборки удалялось 5 % экстремальных значений. СКО оказалось удовлетворительно поставленным условиям для всех створов для ионов SO/ , СГ, Na+, Са2+, Mg2+, NO3. Поэтому остальные ингредиенты были исключены из расчетов (таблица И. 1 Приложения). Для оценки тесноты связи С = / (Q) во всех трех створах реки найден коэффициент корреляции R2. При количестве проб более 25, связь считается удовлетворительной при R2 0,60 [209]. Присутствие корреляционной зависимости между расходом воды и содержанием ингредиентов обнаружено у всех шести веществ.
На следующем этапе работы рассчитаны уравнения зависимости концентраций веществ от расхода воды. Для решения поставленной задачи использована обобщенная теория сигналов. Расчеты выполнены с помощью метода наименьших квадратов, который позволяет рассчитывать эту зависимость при помощи математического выражения ее (корреляции) в виде уравнения прямой линии [210-211]: где: у - искомая ордината графика, значение которой рассматривается в двух вариантах (у = С, у = 1пС); а - угловой коэффициент корреляционной прямой, х - абсцисса графика, рассматриваемая также в двух вариантах (х = С, х = 1пС )\ Ь - величина смещения графика по оси относительно нуля. Посторонние любой модели в той или иной мере связано с упрощением действительности, что обуславливает наличие ограниченной области ее применения, и в то же время делает возможным получение достоверных результатов.
Пространственно-временная динамика химического загрязнения рек Красноярского промышленного региона
Преимущество полученных в данной работе результатов заключается в том, что ряд наблюдений, над которыми проводились вычисления, ведется непрерывно в течение долгого периода времени, а пробы воды анализируются едиными методиками физико-химического анализа. Также следует иметь в виду, что они построены на материалах национальной системы мониторинга. Все это приводит к большей статистической достоверности по определяемым веществам.
Ионный состав вод определяет их важные геохимические особенности, пригодность для промышленных и бытовых нужд. На исходный, природный состав вод накладываются антропогенные загрязнения. Поэтому для их экологической оценки необходимо знать уровень естественных концентраций веществ в воде, определяющий тип водотока. К настоящему времени опубликовано несколько десятков классификаций природных вод, основанных на различных принципах и имеющих разное практическое применение и значение. Всеобъемлющей универсальной классификации пока не существует [17, 15, 21, 28, 115, 215]. Для поверхностных вод более приемлемой является классификация О.А. Алекина, приведенная в Приложении К.1, так как она достаточно проста и нашла применение в практике Гидрометеослужбы [10, 18, 24-25]. Ее особенность заключается в том, что она учитывает только присутствующие в природных водах главные анионы (СГ, S04 , НСО3) и катионы (Na+, Са2+, Mg2+). Данный подход был использован в исследованиях загрязнения рек бассейна р. Енисей. Воды всех изучаемых водотоков относятся к гидрокарбонатному классу качества воды.
Полученные в работе кривые пространственно-временной динамики среднегодового содержания загрязняющих веществ в реках Красноярского промышленного региона (таблицы Л.1 и Л.2 Приложения) свидетельствует о том, что концентрация практически для всех поллютантов возрастает от истока к устью. Так, в трех створах р. Енисей, содержание главных ионов и биогенных веществ увеличивается от первого створа к третьему.
Концентрации сульфат- и хлорид-анионов за последние пять лет снизились в среднем в 1,3 раза (2 створ) по-сравнению с 1985-1992 гг. Для ионов кальция и магния с 1998 г. наблюдается повышение в 1,8-2,4 раза при сопоставлении с предыдущим периодом (1985-1996 гг.). В 1985-1991 гг. во втором и третьем створах р. Енисей содержание катионов натрия возросли в 1,5-2,0 раз. Наблюдаемые изменения связаны с высоким поступлением этих ионов в зимнюю межень с поверхностным городским стоком. Распределение среднегодового содержания калия за весь рассматриваемый период имеет синусоидный характер, максимум которого приходится на 1985-1991 и 1998-2002 гг.
Повышенные концентрации катионов аммония указывает на наличие свежего загрязнения поверхностных вод азотсодержащими веществами бытового стока. Наиболее они значительны во втором створе р. Енисей (в 1,3 раза больше, чем в третьем). Нитрит-анионы являются неустойчивыми компонентами природных водотоков, так как при благоприятных условиях окисляются до нитратов. В третьем створе наблюдается их максимальное количество. Содержание нитратов в чистых водах связано с процессами нитрификации. Выявлено, что существует очень слабая корреляционная связь, (R2 0,4, Р - 0,95) между содержанием NH/ и NOi. Это обусловлено тем, что большое количество нитратов поступает с промышленными и бытовыми сточными водами. По этой причине их содержание максимально во втором створе реки. Характерно, что за весь исследуемый период количество фосфат-анионов максимально в третьем створе. Не наблюдается четкой временной динамики в распределении катионов железа, хотя показано, что загрязнение увеличивается к устью. Линия тренда за весь временной ряд направлена tf снижению в среднем на 5-10 %.
Наибольшее содержание взвешенных частиц приходится на первый створ, что связано с влиянием Красноярского водохранилища и ГЭС. В дальнейшем, под действием турбулентных течений потока, частицы седиментируют на дно, в связи с чем в нижележащих точках наблюдения их количество меньше. Во втором створе отмечается самое высокое количество ХПК и БПК5, что связано, с одной стороны, с разбавляющим действием притоков в третьем створе, а с другой, с поступлением больших количеств сточных вод г. Красноярск.
Четкой разницы нет в содержании фенолов и нефтепродуктов между створами р. Енисей. Подобная ситуация наблюдается и для остальных поллютантов из группы специфических загрязняющих веществ. Выявленные высокие концентрации продуктов нефтепереработки, видимо, связаны с активной деятельностью водного транспорта и его низким экологическим контролем. Ксантогенаты не являются естественной составляющей частью природных вод, поскольку поступают со сточными водами. Временной ряд их среднегодовых концентраций можно разбить на две фазы: 1985-1995 и 1996-2003 гг. Во втором периоде количество солей ксантогеновых кислот стало в 2,8 раз меньше (все расчеты в этой группе веществ приведены для третьего створа). Причиной этому является остановка производства химических волокон. В содержании СПАВ выделяются два периода: 1985-2000 и 2001-2003 гг. (5,0 и 1,0 ПДК соответственно).
Использование рентгенофлуоресцентного метода для анализа металлов в донных отложениях
Пробы ДО отбирались в соответствии с ГОСТ одновременно с пробами воды в тех же гидрохимических створах с использованием доночерпателя, захватывающего верхний слой грунта толщиной 6 см [228]. Масса образца составляла 0,3-1,0 кг.
Образцы ДО высушивались до воздушно-сухого состояния в сушильном шкафу (температура не выше 40 С) или в хорошо вентилируемом помещении при комнатной температуре. Высушенные пробы рассыпали на полиэтиленовой пленке, разминали крупные комки и выбирали включения (корни растений, камни и др.). После этого пробу тщательно перемешивали, и усредняли методом квартования. Затем образец пропускали через набор сит на вибраторе (вибросито) и растирали до порошкообразного состояния. Измельченные пробы хранили в полиэтиленовых пакетах. Перед анализом ДО высыпали на ровную поверхность, хорошо перемешивали и распределяли слоем толщиной не более 1 см. Аналитическую пробу отбирали шпателем из пяти разных мест и усредняли.
Концентрацию тяжелых металлов в ДО исследуемых водотоков определяли рентгенофлуоресцентным спектрометрическим методом на рентгеновском кристалл-дифракционном спектрометре «СПЕКТРОСКАН-434». Метод основан на зависимости интенсивности характеристических линиГг флуоресценции элемента от его массовой доли в пробе. Возбуждаемое первичным рентгеновским излучением вторичное излучение пробы, состоящее из характеристического флуоресцентного и рассеянного тормозного излучения, разлагается в спектр с последующим измерением аналитических сигналов и определением массовой доли определяемых элементов с помощью градуировочных характеристик. В данной работе они были получены с помощью градуировочных образцов (ГО) известного состава (таблица 4.1).
Метод определения валовых форм заключается в прямом анализе порошковой почвенной пробы по методу внешнего или внутреннего стандарта [229]. Пределы обнаружения от 0,001 до 0,005 % в зависимости от элемента, наличия спектральных помех и режима измерения. Градуировочные зависимости имеют вид уравнений регрессии: у = ах + Ь (таблица 4.2).
Работа на приборе осуществлялась с помощью программы «Спектрум», которая предназначена для количественной обработки спектров проб сложного и заранее неизвестного химического состава. Пробу градуировочного образца помещали в тарелочку, входящую в комплект разборной кюветы, до образования горки, уплотняли с помощью стеклянной пластинки (изготовленной из не загрязняющего пробу материала) для формирования плоской поверхности. Поверхность пробы должна быть в одной плоскости с краями тарелочки. Во избежание просыпания образца внутри прибора, накладывали поверх тонкую полимерную пленку (толщина не более 30 мкм). Далее пробу устанавливали в кювету прибора и проводили не менее двух измерений с повторной установкой пробы в соответствии с таблицей 4.3.
Подготовку пробы и измерения проводили так же, как и градуировку прибора. Перед началом измерений осуществляли контроль одного из градуировочных образцов. Если результат измерения по какому-либо элементу отличался более чем на 15 % от аттестованного значения, то градуировочнук? характеристику считали непригодной для определения данного элемента. Для ее восстановления проводили повторную градуировку прибора. Результат анализа определяли по градуировочному уравнению (таблица 4.2).
Для контроля точности результатов измерений в каждую партию анализируемых проб вводили градуировочные образцы. По результатам анализа рассчитывали отклонения измеренного значения от аттестованного и сравнивали его с величинами допускаемых отклонений (таблица 4.1).
