способ определения техногенной загрязненности снегового покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель)

Формула изобретения

Способ определения техногенной загрязненности снегового покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), включающий отбор проб снега, их таяние, фильтрацию снеготалой воды, высушивание твердого осадка, просеивание до фракции менее 1 мм, поочередное помещение отсеянной твердой фракции в кювету из немагнитного материала, установку кюветы на платформу датчика магнитной восприимчивости, измерения магнитной восприимчивости, затем вынесение полученных значений на карту исследуемой территории, построение изолиний магнитной восприимчивости и выделение загрязненных участков территории тяжелыми металлами группы железа по трехкратному превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к мониторингу окружающей среды для контроля состояния снегового покрова территорий промышленных предприятий и населенных пунктов.

Загрязнение снега тяжелыми металлами интересует многих исследователей, так как снеговой покров является идеальной депонирующей средой для накопления техногенной составляющей. В снеге, а затем и в снеготалой воде могут образовываться как легко-, так и труднорастворимые соединения, не подверженные процессам быстрого и полного разрушения, которые попадают в почву, что особо опасно для живых организмов.

Известен способ определения содержания суммы органо-минеральных соединений в природных и техногенных объектах [Полное описание к патенту РФ N 2047190, МПК 6 G 01 V 9/00, 1995], по которому отбирают пробы из природных сред, выделяют из проб хлороформенным экстрактом органо-минеральные соединения, переводят их в раствор, прозрачный в ультрафиолетовой области спектра, определяют спектрометрическим методом содержание суммы органо-минеральных соединений и по превышению их содержаний относительно фона дают оценку природным и техногенным объектам.

Способ выявления техногенного загрязнения почв никелем, медью, цинком и свинцом [Полное описание к патенту РФ N 2029321, МПК 6 G 01 V 9/00, 1995], включающий отбор проб, производство из них 0,1N или 1N солянокислых вытяжек, определение в них содержания никеля, меди, цинка и свинца и, если их концентрация превышает ПДК, судят о наличии техногенного загрязнения почвы. Однако этот способ технологически сложен, дорогостоек, требует особой чистоты реактивов и высокочувствительного аппаратурного метода анализа.

Известен способ определения техногенного загрязнения почвенного покрова железом, кобальтом и никелем [Полное описание к патенту РФ N 2133487, МПК 6 G 01 V 9/00, 1999], включающий отбор проб почв, их высушивание, просеивание до фракции менее 1 мм, поочередное помещение их в кювету из немагнитного материала, которую устанавливают на платформу датчика магнитной восприимчивости, производят измерения в них магнитной восприимчивости. Затем полученные значения выносят на карту исследуемой территории, строят изолинии магнитной восприимчивости и по превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона выделяют загрязненные участки территории тяжелыми металлами группы железа.

Однако этим способом проводят определение загрязнения почвенного покрова, представляющий собой только верхний гумусовый горизонт мощностью до 10 см, что не всегда позволяет исключить фоновую нагрузку в связи с различным типом почв, что может искажать результаты исследования.

Задачей настоящего изобретения является экспрессное определение загрязненности снегового покрова железом, никелем и кобальтом (металлами группы железа) на территориях промышленных предприятий и населенных пунктов на стадии рекогносцировочных эколого-геохимических исследований.

Поставленная задача решается тем, что в способе определения техногенной загрязненности снегового покрова тяжелыми металлами группы железа (железо, кобальт, никель), заключающемся в отборе проб снега, их таянии, фильтрации снеготалой воды, высушивании твердого осадка, просеивании до фракции менее 1 мм, поочередном помещении отсеянной твердой фракции в кювету из немагнитного материала, установке кюветы на платформу датчика магнитной восприимчивости, измерении магнитной восприимчивости, затем вынесении полученных значений на карту исследуемой территории, построении изолиний магнитной восприимчивости и выделении загрязненных участков территории тяжелыми металлами группы железа по трехкратному превышению значений магнитной восприимчивости относительно фона.

Предлагаемый способ, по сравнению с известным, дает возможность экспрессно выделить загрязненность снегового покрова на ранних стадиях исследований и достаточно дешево оценить величину магнитной восприимчивости в твердом осадке снега, что позволяет производить опережающую съемку и выделять участки под детальные исследования. Полученные результаты повышают геохимическую, экологическую и социальную эффективность работ за счет экспрессности и определения нового параметра магнитной восприимчивости в исследуемых объектах.

Перечень фигур графических изображений

Фиг. 1 - Карта распределения магнитной восприимчивости в снеговом покрове территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г.Томска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.

Фиг. 2 - Карта распределения суммы среднесуточного выпадения элементов (кобальт, никель) в снеговом покрове территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г.Томска по данным эмиссионно-спектрального анализа. Цифровые значения указывают величину среднесуточного выпадения элементов в мг/км² сутки. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.

Фиг. 3 - Карта распределения магнитной восприимчивости в снеговом покрове территории г.Междуреченска. Цифровые значения указывают величину магнитной восприимчивости изоконцентраций в единицах СИ. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.

Фиг. 4 - Карта распределения суммы среднесуточного выпадения элементов (кобальт, никель) в снеговом покрове территории г.Междуреченска по данным эмиссионно-спектрального анализа. Цифровые значения указывают величину среднесуточного выпадения элементов в мг/м²сутки. Затемненные участки выделяют области аномального загрязнения снегового покрова.

Способ реализуется следующим образом.

В соответствии с поставленной задачей поисковой геохимии и экогеохимии проводят опробование (вес пробы от 2 до 15 кг) снега по определенной сети в зависимости от масштаба съемки. Пробу тают при комнатной температуре, фильтруют, высушивают и твердый осадок просеивают через сито с размером ячеек 1 мм. Затем просеянную массу (фракция менее 1 мм) помещают в специальную кювету, выполненную из немагнитного материала в форме параллелепипеда. Совмещают ее положение с платформой датчика серийного прибора ИМВ-2 (измеритель магнитной восприимчивости) и производят измерение не менее трех раз магнитной восприимчивости, после чего значения осредняют. Полученные результаты выносятся на карту фактов и про значениям магнитной восприимчивости строят карту, на которой выделяют участки, превышающие фоновые концентрации. Участки, на которых устанавливается трехкратное превышение фона магнитной восприимчивости, являются аномальными по техногенному загрязнению.

Пример выполнения предлагаемого способа. На территории промышленного предприятия АООТ "Сибэлектромотор" г. Томска отбирались пробы снега весом 3-3,5 кг на площади промышленной территории и в санитарно-защитной зоне по сети 250х250 метров. После отбора пробы таились, фильтровались, высушивались, просеивались и подвергались измерению магнитной восприимчивости. Полученные результаты выносились на карту, после чего производили построение изолиний магнитной восприимчивости и выделяли участки максимального загрязнения (фиг. 1), где фоновые концентрации составляли 10-2010^-5 ед.СИ. Ореолы повышенных значений загрязнения характеризуются величинами более 2010^-5 ед. СИ магнитной восприимчивости, а аномальные в области более 6010^-5 ед.СИ. Участки максимального загрязнения характеризуются значениями более 30010^-5 ед.СИ, что отражает специфику предприятия с его чугуно-литейным производством.

Для контроля загрязнения пробы твердого осадка снега были проанализированы на содержание Ni и Co эмиссионно-спектральным анализом, а затем была рассчитана среднесуточная величина выпадения элементов на единицу площади. Полученные результаты вынесены на карту (фиг. 2), где участки аномальных концентраций тяжелых металлов (Co+Ni) совпадают с участками максимальных значений магнитной восприимчивости (фиг. 1).

Представленные данные являются составной частью эколого-геохимического и многоцелевого геохимического картирования и направлены на создание технологий этих картирований. Исследование магнитной восприимчивости в снеговом покрове проводилось также на территории г.Междуреченска (фиг. 3 и 4).