Динамика распределения неорганических загрязнителей в устье реки Норы
Введение
Среди загрязнителей биосферы, представляющих наибольший интерес для различных служб контроля качества состояния окружающей среды, особое внимание уделяются металлам - токсикантам, которые легко включаются в биогеохимический круговорот и надолго в нем укореняются. Также не малую роль в загрязнении водоемов играют и различные анионы, такие как SO42-, Cl-, и т. д., повышенное содержание которых ухудшают органолептические свойства воды и оказывают физиологическое воздействие на человеческий организм.
Многие из металлов необходимы для нормальной жизнедеятельности, как животных, так и человека, они включены в состав различных ферментов. Но в организме они нужны только как микроэлементы, то есть очень малых количествах. Избыточное же содержание этих металлов может приводить к различным патологиям. Cd, Cu, Ni, Pb, Zn, Hg - естественные составляющие природы, в частности, являются непременными компонентами водоемов. В зависимости от условий среды они существуют в разных степенях окисления и входят в состав разнообразных неорганических и металлорганических соединений, которые могут быть истинно растворенными, коллоидно-дисперсными или входить в состав минеральных и органических взвесей. Попав в водоем металл токсикант распределяется между элементами экосистемы, часть осаждается в донные отложения, часть аккумулируется водными организмами, а часть находится в растворенной форме.
Основной целью работы является установление закономерности динамики распределения ионов свинца, меди, цинка и кадмия, а также содержание анионов SO42-, Cl-, как основных неорганичесикх загрязнителей в воде реки Норы за период исследований, интерпретация данных на основе набора биогеографических, физических и техногенных параметров.
Для ее достижения решались следующие задачи:
- 1. Изучить закономерности распределения и оценить уровни содержания ионов свинца, кадмия, меди и цинка в воде реки Норы за период исследований. 2. Оценить уровень содержания анионов SO42-, Cl-, в воде реки Норы за период исследований. 3. Сделать заключение о возможных источниках загрязнения, особенностях миграции соединений свинца, меди, кадмия и цинка, а также анионов SO42-, Cl-, в водоеме и степень его опасности для живых организмов.
Объект и методы исследования
Истоки Норы - ручьи, текущие от деревень Калинино и Ямино, к северо-западу от поселка Норское Яросавской области, а также из березового заболоченного леса, расположенного на юго-запад от этих деревень. После их соединения Нора течет по вытянутой впадине, понижающейся на юго-восток, по направлению к Норскому. Проходя между деревнями Порошино и Петелино, Нора затем сворачивает на восток справа от деревни Ченцы, после чего снова течет на юго-восток, постепенно сближаясь с Автомобильной трассой Рыбинск - Ярославль. Нора достигает границы Ярославля, после чего течет вдоль территории садоводческого товарищества "Текстильщик-2", потом пересекает Ленинградское шоссе и Тутаевское шоссе и сворачивает на северо-восток, сразу уходя в большой овраг. В этом овраге, имеющем террасы, течет до своего впадения в Волгу, где, после прохождения под Норским мостом, ширина ее русла достигает уже свыше 10 метров. Почти везде, за исключением подтопленной части нижнего русла, имеет небольшую глубину.
Для определения концентраций свинца, меди, цинка и кадмия в воде реки Норы использовался метод инверсионной циклической вольтамперометрии на полярографе с использованием 3-х электродной системы. Для определения содержания анионов SO42- и Cl - использовались объемные методы определения.
С целью установления содержания неорганических загрязнителей нами были проведены количественные исследования проб воды в разные месяцы на реке Норе.
Отбор проб воды производился в 2010 году в течение пяти месяцев с августа по декабрь, с глубины 0,3 метров. Выбор реки Норы для исследований диктовался следующими соображениями: во-первых, свое начало река берет недалеко от городской свалки твердых бытовых отходов "Скоково", что не может не сказаться на повышенном содержании в воде различных загрязнителей; во-вторых, в Нору происходит сброс ливневых сточных вод с предприятия ЗАО "Норский керамический завод", и находящихся на его территории ООО "Норский бетон" и ООО "Сокол-Яр".
Был количественно исследован состав проб воды по содержанию ионов свинца, меди, цинка и кадмия в концентрациях до 10-10 моль/л методом циклической инверсионной вольтамперометрии. Определение сульфатов производится объемным методом, а определение хлоридов методом Мора с нитратом серебра (аргентометрический метод).
В процессе анализа обработанных проб было установлено содержание ионов cвинца, кадмия, цинка и меди, также сульфат - и хлорид-ионов в воде реки Норы по разным месяцам. Достоверность полученных результатов была подтверждена путем проведения статистической обработки в программе MS Excel.
Результаты исследования по месяцам приведены в таблицах
Таблица 1
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ СВИНЦА, МГ/Л | ||||
ПОВТОРНОСТЬ | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
0,0222 |
0,025 |
0,0254 |
0,0233 |
0,023975 |
Сентябрь |
- |
- |
0,02998 |
0,03006 |
0,02995 |
Октябрь |
0,0388 |
0,0398 |
0,0413 |
0,0425 |
0,0406 |
Ноябрь |
0,03029 |
0,03013 |
0,03006 |
0,02998 |
0,03012 |
Декабрь |
0,03621 |
0,03636 |
0,03457 |
0,03537 |
0,03563 |
Рис.1. Значения концентраций ионов свинца (по месяцам в реке Норе за 2010 год.
Таблица 2. Содержание меди в воде реки Нора
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ МЕДИ, МГ/Л | ||||
ПОВТОРНОСТЬ | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
0,0545 |
0,0556 |
0,0583 |
0,0578 |
0,0556 |
Сентябрь |
0,0547 |
0,044 |
0,0659 |
0,0664 |
0,0578 |
Октябрь |
0,072 |
0,072 |
0,072 |
0,0717 |
0,0719 |
Ноябрь |
0,0535 |
0,0477 |
0,0654 |
0,0529 |
0,0549 |
Декабрь |
0,0089 |
0,015 |
0,0097 |
0,0135 |
0,0117 |
Рис.2. Значения концентраций ионов меди (по месяцам в реке Норе за 2010 год)
Таблица 3. Содержание цинка в воде реки Нора
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ ЦИНКА, МГ/Л | ||||
ПОВТОРНОСТЬ | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
0,007 |
0,0066 |
0,0069 |
0,0064 |
0,0067 |
Сентябрь |
0,0109 |
0,0129 |
0,0063 |
0,0075 |
0,0094 |
Октябрь |
0,5043 |
0,5012 |
0,5038 |
0,5001 |
0,5023 |
Ноябрь |
0,4623 |
0,4634 |
0,3661 |
0,4889 |
0,4451 |
Декабрь |
0,0363 |
0,0362 |
0,0285 |
0,0338 |
0,0337 |
Рис.3. Значения концентраций ионов цинка (по месяцам в реке Норе за 2010 год)
Таблица 4. Содержание кадмия в воде реки Нора
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ КАДМИЯ, МГ/Л | ||||
ПОВТОРНОСТЬ | |||||
1 |
2 |
3 |
4 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
- |
- |
- |
- |
- |
Сентябрь |
- |
- |
- |
- |
- |
Октябрь |
0,0015 |
0,0015 |
0,0016 |
0,0017 |
0,0015 |
Ноябрь |
0,0011 |
0,0009 |
0,0012 |
0,001 |
0,001 |
Декабрь |
0,0011 |
0,0009 |
0,001 |
0,0008 |
0,0009 |
Рис.4. Значения концентраций ионов кадмия (по месяцам в реке Норе за 2010 год)
Таблица 5. Содержание анионов Cl- в воде реки Норы
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ Cl-, МГ/Л | |||
ПОВТОРНОСТЬ | ||||
1 |
2 |
3 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
741,6 |
731,3 |
741,6 |
738,1 |
Сентябрь |
741,6 |
741,6 |
751,9 |
745 |
Октябрь |
309 |
298,7 |
288,4 |
298,7 |
Ноябрь |
710,7 |
679,8 |
700,4 |
696,9 |
Декабрь |
195 |
195 |
185,4 |
191,8 |
Рис.5.Значения концентраций хлорид-ионов (по месяцам в реке Норе за 2010 год)
Таблица 6. Содержание анионов SO42- в воде реки Норы
Месяц |
СОДЕРЖАНИЕ SO42-, МГ/Л | ||
ПОВТОРНОСТЬ | |||
1 |
2 |
СРЕД. ЗНАЧЕНИЕ | |
Август |
42 |
44 |
43 |
Сентябрь |
124 |
128 |
126 |
Октябрь |
126 |
130 |
128 |
Ноябрь |
62 |
64 |
63 |
Декабрь |
26 |
22 |
24 |
Рис.6.Значения концентраций сульфат-ионов (по месяцам в реке Норе за 2010 год)
Значения концентраций свинца в воде, полученные в результате исследований во все время кроме октября не превышают предельно допустимых концентрации тяжелых металлов в питьевых водах. Содержания меди, кадмия, сульфатов и цинка в водах реки Норы не превышает ПДК во все месяцы исследования. К тому же концентрация кадмия в августе и сентября была ниже диапазона измерения прибора (то есть очень невелика). Содержание хлоридов превышало ПДК в августе, сентябре и ноябре. Но следует учитывать, что значительная часть металлов может концентрироваться в растительных и животных организмах.
При анализе проведенных измерений можно заметить стойкую закономерность: максимум содержания исследуемых неорганических загрязнителей (кроме хлоридов) приходится на октябрь, а минимум на декабрь (в некоторых случаях и на август). Можно предположить, что причиной такой динамики распределения загрязнителей является неравномерное ежемесячное выпадение осадков, которое обуславливало более интенсивный смыв с окружающей территории загрязнителей в месяцы, когда количество выпавших осадков было достаточно велико, то есть предположительно в октябре. Наблюдаемый в августе минимум концентрации цинка и свинца можно объяснить тем, что проба воды бралась до наступления дождей, которые начались лишь в последнюю неделю месяца. свинец кадмий медь токсикант
Меньше всего в водах реки Норы содержаться кадмия, это было вполне ожидаемое значение. Так как соединения кадмия выносятся в поверхностные воды со сточными водами свинцово-цинковых заводов, рудообогатительных фабрик, ряда химических предприятий (производство серной кислоты) и гальванического производства, которых нет на территории, расположенной рядом с руслом исследуемой реки. К тому же понижение концентрации растворенных соединений кадмия происходит за счет процессов сорбции, выпадения в осадок гидроксида и карбоната кадмия и потребления их водными организмами, а также значительная часть этого металла может мигрировать в составе клеток гидробионтов.[1,2,3]
Наличие свинца в Норе, и даже превышение его ПДК в октябре можно объяснить тем, что начало река берет недалеко от городской свалки твердых бытовых отходов "Скоково", на полигонах которой может проводится утилизация отработанных автомобильных аккумуляторов, являющихся одним из основных источников свинца. Также свинец может поступать в природные воды с заводов, изготавливающих керамические изделия, а как уже говорилась ранее в Нору происходит сброс ливневых сточных вод с предприятия ЗАО "Норский керамический завод", свой вклад в загрязнение вносит наличие рядом автомобильных дорог, так как возможными источниками эмиссии является автотранспорт (несмотря на запрет, сохранились, правда весьма незначительные масштабы использования тетраэтилсвинца).
Концентрация меди и цинка в исследуемых водах лежит в пределах нормы, то есть не превышает предельно допустимых концентраций для питьевой воды. Поэтому их наличие можно объяснить естественными процессами разрушения горных пород и минералов. К тому же попадание цинка в воду в результате деятельности человека происходит при сбросе сточных вод рудообогатительных фабрик и гальванических цехов, производств пергаментной бумаги, минеральных красок и вискозного волокна, которых не наблюдается на территории, по которой протекает река Нора. Также нужно учитывать, что медь - один из важнейших микроэлементов, поэтому она всегда необходима организмам и может ими потребляться.[1,2,3]
Наличие сульфатов и хлоридов может быть обусловлено разными причинами. Так как содержание хлоридов в некоторые месяцы превышает ПДК, можно предположить, что это происходит из-за наличия у истоков реки Норы свалки твердых бытовых отходов "Скоково", нельзя также не учитывать сброс хлорид-ионов с предприятий "Норский керамический завод" и "Норский бетон".Сульфаты являются одним из важнейшиханионов и присутствуют практически во всех поверхностных водах, поэтому наличие их в воде реки Норы было ожидаемым. Значительные количества сульфатов могло попасть в исследуемую воду в процессе отмирания организмов и окисления наземных и водных веществ растительного и животного происхождения и с подземным стоком. Также можно сделать предположение, что сульфаты выносятся со сточными водами находящихся рядом предприятий, и с бытовыми стоками и водами, поступающих с расположенного рядом с рекой полигона "Скоково". Нужно заметить, что концентрация сульфатов в поверхностных водах подвержена заметным сезонным колебаниям и обычно коррелирует с изменением общей минерализации воды. Важнейшим фактором, определяющим их режим, являются меняющиеся соотношения между поверхностным и подземным стоком.[1,2,3]
Выводы
В результате проведенной работы были сделаны следующие выводы:
- 1) Выявлена динамика распределения ионов свинца, меди, кадмия и цинка (методом циклической инверсионной вольтамперометрии) и сульфат - и хлорид-ионов (объемными методами), которая является для реки Норы неравномерно на протяжении исследуемых пяти месяцев и определяется в значительной степени антропогенными факторами. 2) Установлено, что максимальное содержание исследуемых неорганических загрязнителей (кроме хлорид-ионов) приходится на октябрь, а минимум наблюдается в августе и декабре, что предположительно может быть объяснено неравномерным выпадением осадков за эти месяцы с максимумом в октябре. 3) Анализ полученных значений концентраций неорганических загрязнителей позволил выявить, что в некоторые месяцы ПДК свинца, кадмия и хлора превышены, что может быть объяснено суммарным сбросом ливневых сточных вод с трех находящихся рядом промышленных предприятий и вод, идущий от свалки твердых бытовых отходов, которая находится выше по течению. 4) Концентрации исследуемых металлов-токсикантов в большинстве своем превышают ПДК только в определенные месяцы. Данные металлы при превышении ПДК оказывают отрицательное воздействие на живые организмы, так как они имеют свойство накапливаться. Например Свинец может заменять кальций в костях, становясь постоянным источником отравления.
Список литературы
- 1. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Под ред. д. х. н. проф. А. Д. Семенова. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 354с. 2. Грушко Я. М. Ядовитые металлы и их неорганичесике соединения в промышленных сточных водах. М.:Медицина,1972.-176 с. 3. Беспамятов Г. П. Кротов Ю. А. Предельно допустимые концентрации химическтх веществ в окружающей среде. - Л: "Химия" 1985г.- 528 с.
Похожие статьи
-
С исторической точки зрения интерес проблеме загрязнений почв появился с исследованием плодородия, поскольку такие элементы, как железо, марганец, медь,...
-
Тяжелые металлы - Загрязнения окружающей среды
В нашей республике добываются и перерабатываются сурьма, хром, свинец молибден. Эти и другие металлы: ртуть кадмий цинк, ванадий, марганец, висмут,...
-
Оценка техногенного загрязнения почвы на примере промышленного города
Оценка техногенного загрязнения почвы на примере промышленного города М. А.Мукашева, Д. В.Суржиков Для нормальной жизнедеятельности организма необходимы...
-
Наблюдается в одном пункте, двух створах IV категории. На состояние воды реки оказывают влияние сточные воды предприятий ЖКХ, а также предприятий пищевой...
-
Загрязнение рек и озер - Экология гидросферы
Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают в реки и озера различных регионов мира. Когда в 1969 году в...
-
Загрязнители природных вод в условиях Беларуси
На протяжении всей жизни человек ежедневно с утра до ночи имеет дело с водой - пользуется ею для приготовления пищи и питья, умывания, летом отдыхает у...
-
Вода реки Самур относится к гидрокарбонатному классу с преобладанием НСО3. Степень минерализации воды возрастает вниз по течению реки 100-150 мг/л у с....
-
Загрязнение рек и озер - Загрязнение водоемов
Большое количество сточных вод, нефтепродуктов и даже жидкие радиоактивные отходы поступают в реки и озера различных регионов мира. Когда в 1969 году в...
-
Под совместным воздействием природных энергетических факторов -- солнечной радиации, гравитационных и тектонических сил, химической и биогенной энергии...
-
Экология городской зоны - Экологические проблемы на Урале
Экологические проблемы современных городов стоят в ряду основных проблем человечества, ибо город формирует совершенно особую среду, лишь внешне похожую...
-
Уровень биокумуляции тяжелых металлов в тканях рыб Капшагайского водохранилища
Введение В условиях все возрастающего антропогенного влияния на водные экосистемы на современном этапе большую актуальность приобретают исследование...
-
Методика определения взвешенных частиц Общие положения. Загрязнение осадков происходит как во время образования в облаке и выпадения их на земную...
-
Динамика популяций - Общая экология
Динамика популяций - это процессы изменения ее основных биологических показателей (численности, биомассы, структуры) во времени в зависимости от...
-
Наблюдается в одном пункте, двух створах III категории. Основными источниками загрязнения реки являются ее притоки -- Олха и Кая. В фоновом створе, выше...
-
Основными источниками загрязнения вод р. Ангары в районе г. Иркутска являются сточные воды право - и левобережных очистных сооружений, ОАО "Корпорация...
-
Химическое загрязнение природных вод, Неорганическое загрязнение - Глобальные проблемы человечества
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного...
-
Определение качества поверхностных вод трансграничных рек северо-восточной части Республики Беларусь
Охрана здоровья населения является приоритетным направлением любого государства. Антропогенное воздействие на биосферу приводит к ухудшению качества...
-
Заключение - Влияние химических загрязнителей на биосферу
На стыке столетий заметно возросла деловая активность ученых-экологов, сотрудников департаментов и управлений по охране и рациональному...
-
Стойкие органические загрязнители - Загрязнения окружающей среды
В последние несколько десятилетий наблюдается резкий рост производства химических веществ и другой деятельности человека, в результате чего в окружающую...
-
Река Ока - Сравнение уровня загрязненности и качества вод бассейна р. Ангары за 2000 и 2003 годы
Наблюдается в двух пунктах, пяти створах (четыре -- III и один -- IV категории). Основными источниками загрязнения реки являются сточные воды МУРЭПКХ (г....
-
Среди серосодержащих техногенных эмиссий наиболее фитотоксична двуокись серы. Установлено, что SO2 является сильнодействующим ассимиляционным ядом. В...
-
Введение - Современное экологическое состояние окружающей среды и рек бассейна реки Самур
Экологический река самур гидротехнический Сток реки Самур и ее притоками формируется на отрогах северо-восточного склона Главного Кавказского хребта....
-
Неорганическое загрязнение - Проблема экологии Мирового океана
Основными неорганическими (минеральными) загрязнителями пресных и морских вод являются разнообразные химические соединения, токсичные для обитателей...
-
Ст.6 Конвенции посвящена тому, что общественность имеет право учувствовать в отношении решений по вопросу о целесообразности разрешения планируемых видов...
-
Источники образования сточных вод на предприятии Сточные воды - это любые воды и атмосферные осадки, отводимые в водоемы с территорий промышленных...
-
Распределение животных в почве Несмотря на неоднородность экологических условий в почве, она выступает как достаточно стабильная среда, особенно для...
-
Река Белая - Сравнение уровня загрязненности и качества вод бассейна р. Ангары за 2000 и 2003 годы
Наблюдения проводятся в трех пунктах, четырех створах IV категории. На гидрохимическое состояние реки оказывают влияние сельскохозяйственные угодья,...
-
Наблюдается в двух пунктах, двух створах IV категории. Вода загрязняется сельскохозяйственными и хозяйственными сточными водами. В 2003 году в фоновом...
-
Наблюдается в одном пункте, двух створах III категории. Вода загрязняется сточными водами Ново-Иркутской ТЭЦ, сельскохозяйственных предприятий,...
-
Всякий водоем или водный источник связан с окружающей его внешней средой. На него оказывают влияние условия формирования поверхностного или подземного...
-
Физическое иначе параметрическое загрязнение - это загрязнение, связанное с отклонением от нормы физических параметров окружающей среды. К этому типу...
-
Состояние воздушного бассейна Казахстана и Костанайской области Здоровье подрастающего поколения - наверное политика, в которой заложено наше будущее. В...
-
Загрязняющие соединения могут растворяться в облачных каплях в процессе образования облаков (облачное вымывание). При облачном вымывании количество...
-
За последние годы российскими и зарубежными учеными были достигнуты значительные результаты в области исследования влияния тяжелых металлов на окружающую...
-
Тяжелые металлы - Антропогенное воздействие на Мировой океан
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко...
-
Заключение - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Неконтролируемое загрязнение окружающей среды тяжелыми металлами (ТМ) угрожает здоровью людей. В данной работе были представлены сведения о двух тяжелых...
-
Биогеохимические свойства свинца и кадмия - Свинец и кадмий в системе "почва - растения - удобрения
Свинец - голубовато-серый, мягкий, но тяжелый металл. Среднее содержание свинца в земной коре составляет 1,6-10-3%, его количество в почве колеблется от...
-
Тяжелые металлы. - Загрязнение окружающей среды и здоровье населения
Тяжелые металлы (ртуть, свинец, кадмий, цинк, медь, мышьяк,) относятся к числу распространенных и весьма токсичных загрязняющих веществ. Они широко...
-
Органические загрязнения - Загрязнение Мирового океана, виды загрязнений, источники
Среди вносимых в океан с суши растворимых веществ, большое значение для обитателей водной среды имеют не только минеральные, биогенные элементы, но и...
-
Оценка загрязненности тяжелыми металлами снежного покрова на территории Южного Казахстана
Оценка загрязненности тяжелыми металлами снежного покрова на территории Южного Казахстана Приводятся результаты исследования загрязнения тяжелыми...
Динамика распределения неорганических загрязнителей в устье реки Норы