Полная версия

Главная arrow Экология arrow ОСНОВЫ ГЕОЭКОЛОГИИ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

2.3.3. Оценка техногенных геохимических аномалий

Техногенные геохимические аномалии характеризуются степенью накопления элемента-загрязнителя по сравнению с природным фоном, т.е. коэффициентом концентрации Кг (см. и. 2.3.1). При отсутствии данных о фоновом содержании элементов для контрастных и средних по интенсивности аномалий можно использовать кларки (А. А. Головин и др., 2000).

Для полиэлементных геохимических аномалий рассчитывается суммарный показатель загрязнения (Zc):

где п число аномальных (Кс > 1,5) химических элементов.

Суммарный показатель загрязнения вычисляется для токсичных элементов 1, 2 и 3 классов опасности. Токсичными называют вещества, которые при определенных концентрациях причиняют вред организму, ведут к функциональным нарушениям, деформациям, смерти (Р. Мартин).

К первому классу опасности относятся наиболее токсичные:

  • • в воздухе — Pb, Hg, Be, Se, Те, V, Cr, Со;
  • в почвах — As, Cd, Hg, Pb, Zn, F, Se;
  • в поверхностных водах — Hg, Be, Tl.

Второй класс опасности представлен:

  • • в воздухе — As, Cd, F, В, Mn, Ni, Си;
  • в почвах — Cr, Со, Ni, Си, Mo, Sb, В;
  • в поверхностных водах — As, Cd, Pb, Se, Bi, Co, Sb, Те, Mo, W, B, F, Br, Al, Li, Ba, Sr.

Элементы третьего класса опасности'.

  • в воздухе — Zn, Mo, W, Ge, Sn;
  • • в почвах — V, Mn, W, Sr, Ва;
  • в поверхностных водах — V, Mn, Cr, Ni, Си, Zn.

Классы опасности элементов в твердых объектах литосферы определены по коэффициенту литотоксичности (см. 2.3.1).

Особо опасными для организмов являются техногенные поля с повышенной концентрацией тяжелых металлов и радиоактивных веществ.

Для геолого-гигиенических оценок вместо фонового содержания используются предельно-допустимые концентрации токсичных элементов — ПДК. К сожалению, ПДК разработаны не для всех токсичных элементов, и их нормативы изменяются со временем. Формула суммарного загрязнения в этом случае будет выглядеть так:

где К11дк — коэффициент концентрации элементов и соединений, превышающих их ПДК пдк > 1); п число учитываемых аномальных элементов.

На основе изучения техногенных геохимических аномалий и их опасности разработаны шкалы оценки загрязнения природных сред (табл. 2.10).

Таблица 2.10

Оценка загрязнения природных сред токсичными элементами и соединениями (по материалам А. А. Головина и др., 2000; Ю. Е. Сает и др., 1990; критериям Минприроды, 1992)

Природная

среда

Критерий

оценки

Загрязнение

допустимое

умеренно

опасное

опасное

чрезвычайно

опасное

Почвы и донные отложения

к

<

4-8

8-32

>

^ПДК1

<

1-1,5

1,5-3

>

/<пдк2

<

1-2,5

2,5-10

>

/<ПДКз

<

1-5

5-20

>

Zc

<

16-32

32-128

>

Cs137

<

1-5

5-40

>

Sr90

<

0,3-0,5

0,5-3

>

Pu (сумма изотопов)

<

>

Мощность экспозиционной зоны, мкР/ч

<

20-55

55-400

>

(пестициды)

<

0,5-1

1-10

>

^пдк(нефть и нефтепродукты)

<

1-5

5-20

>

Поверхностные воды питьевого назначения

Кс

<

4-8

8-32

>

КцДК1

<

1-1,5

1,5-3

>

^ПДК2

<

1-2,5

2,5-10

>

^ИДКЗ,4

<

1-5

5-15

>

pH

6,5-7,5

4-5,2

<

Окончание табл. 2.10

Природная

среда

Критерий

оценки

Загрязнение

допустимое

умеренно

опасное

опасное

чрезвычайно

опасное

Поверхностные воды хозяйственнобытового назначения

Кс

<

4-8

8-32

>

^Ч1ДК1,2

<

1-2,5

2,5-10

>

^Ч1ДКЗ,4

<

1-25

25-100

>

Ph

6,5-7,5

5,7-6,5 7,5-8,0

<

Кпдк (нитриты, соли аммония)

<

1-2,5

2,5-10

>

Кцдк

(нитраты)

<

1—5

5-20

>

Фосфаты, мг/л

<

0,05-0,15

0,15-0,6

>

Атмосферный воздух

Кс

<

4-8

8-32

>

Zc

<

64-128

128-256

>

Zp

<

1000-5000

5000-10 000

>

Пылевые выпадения, кг/км2 в сутки

<

250-450

450-850

>

Кпдю

<

1-1,5

1,5-3

>

Кцдк2

<

1-2

2-5

>

Кцдкз

<

1-3

3-7,5

>

Примечание: Кпдк12д4 — коэффициент концентрации элементов и соединений соответственно 1, 2, 3 и 4 классов опасности; Zp — суммарный показатель пылевой нагрузки.

Суммарный показатель загрязнения учитывает только повышенные концентрации химических элементов и не принимает в расчет пониженные концентрации элементов.

Л. А. Криночкин, А. А. Головин предлагают использовать показатель геохимической эндемичпости (Гэн), или показатель эколого-геохимической опасности:

где Ккн — кларки концентраций элементов накопления; Ккд — кларки концентраций элементов дефицита; п{ и п2количество элементов накопления к> 1,5) и дефицита (Кк<0 ,75), участвующих в расчете; N - общее количество проанализированных элементов.

По значениям Гэн они разделили ландшафты южной части Алтайского края на две группы. Первая группа, где ГЭ|1 <10, характеризуется слабой геохимической энде- мичностыо. Вторая группа (Гэн >10) считается опасной в отношении возникновения эндемичных заболеваний. Например, сухие степи на солонцах и солончаки имеют показатель Гэн = 27,2. Здесь в донных отложениях наблюдается накопление Sr, В, Ва, Р, Мо и дефицит V, As, Мп, Си, Ti, Y, Zn и пр.

Негативное воздействие техногенных геохимических аномалий на живое вещество (организмы и растения) непосредственно связано с его составом.

В составе живого вещества обнаружены практически все химические элементы (табл. 2.11). К главным элементам относятся О, С, Н, N (98,8%) и Са, К, Si, Mg, Р, S, Na, Cl, Fe (около 1,2%). Остальные элементы содержатся в микро- и ультрамикроуровнях (менее 0,1%). Из этого видно, что для нормального развития необходимы все элементы, но в определенных концентрациях. Отрицательное действие на развитие организмов может оказать как высокое, так и низкое содержание практически каждого химического элемента.

Таблица 2.11

Данные среднего содержания химических элементов в живом веществе, % (по А. П. Виноградову,

В. В. Добровольскому, А. И. Перельману)

Воздушные мигранты (98,8%)

0 70

С 18

11 10,5

N3- 10 1

Водные мигранты (около 1,2%)

Са 5 • 10-»

Mg 4- 10-2

Na 2 • 10-1

КЗ • 10 1

Р 7 • 10 2

Cl 2 • 10-2

Si 2- 10-1

S5 • 10 2

Fe 1 10 2

Окончание табл. 2.11

Микроэлементы (водные мигранты) (менее 0,1%)

Мп 9,6 • 10 3

F 1,4 • 10 4

Вс 4 • 10-6

А1 5 • 10-3

РЬ 1 • ю-4

Ga, Se 2 • 10 6

Zn 2 • Ю-з

Ni 8 • 10-5

W 1 • 10-6

Sr 1,6 • 10 з

Сг 7 • 10-5

Ag 1,2 • 10 6

T1 1,3 • Ю-з

V, Li 6 • 10-5

U 8 • 10 7

В 1 • 10 3

Со 4 • 10 3

Hf 5 • 10-7

Ва 9 • 10-4

La, Y 3 ? Ю-з

Sb 2 • 10-7

Си 3,2 • 10 4

Мо2 • 10 5

Cd 2 • 10 7

Zr 3 • 10-4

I 1,2 • Ю-з

Hg 10-7

Rb 2 • 10-4

Sn 1 • 10-5

Au 10-8

Вг 1,6 • 10-4

As, Cs 6 ? 10-6

Ra-n • 10-12

Не, Ne, Ar, Sc, Кг, Nb, Rh, Pd, In, Те, Xe, Та, Tl, Bi, Th обнаружены в организмах, но нет данных об их среднем содержании. Ru, Hf, Re, 0$, Ir, Po, Ac, Tc, At, Fr пока не обнаружены с достоверностью в организмах, причем последние три элемента нс обнаружены и в земной коре.

Химические элементы, необходимые для жизни и развития биоты, называются биофильными. Недостаток био- фильных элементов приводит к различным заболеваниям. К наиболее токсичным элементам относятся Pb, Ilg, Cd, As, Со, Be, Se, Tl, U (табл. 2.12).

Таблица 2.12

Негативное воздействие токсичных элементов на живое вещество (с использованием материалов В. В. Гавриленко, Р. В. Голевой)

Эле-

менты

ПДК в различных средах

Негативное воздействие на орга- низмы и растения

в почвах мг/кг

в воздухе мг/м3

в воде мг/л

Pb

20,0

0,003

0,03

Накапливается в костях, мягких тканях и крови. Патологические изменения в нервной и желудочно-кишечной системах, в крови и сосудах; нарушение функции почек; легочные заболевания; проникновение в плод

Продолжение табл. 2.12

Эле-

менты

ПДК в различных средах

Негативное воздействие на орга- низмы и растения

в почвах мг/кг

в воздухе мг/м3

в воде мг/л

Hg

2,1

0,0003

0,0005

Снижает сопротивляемость организма. Длительное вдыхание ртути поражает нервную систему, желудочно-кишечный тракт, костный мозг, печень, почки, кости. Подавляет жизнедеятельность всех видов гидро- бионтов

Cd

0,5

0,001

0,01

Влияет на углеводный обмен, кровь, печень, костную и мышечную ткань, плод, желудочно-кишечный тракт, центральную и периферическую нервные системы; приводит к онкологическим заболеваниям и мутагенным изменениям

Be

0,00001

0,0002

Вызывает разнообразные патологии, в том числе аллергию, токсикоз, бериллиевый рахит, раковые заболевания и др.

As

2,0

0,003

0,05

Расстройства нервной и желудочно-кишечной систем, внутрисосудистый гемолиз, острая печеночная и почечная недостаточность; невриты, вестибулярные расстройства, мышечная атрофия, паралич, рак кожи и др.

Со

0,001

0,1

Нарушается деятельность эндокринной системы (щитовидной и поджелудочной желез), углеводного обмена, кровеносной, нервной, пищеварительной систем. Высокие содержания могут привести к гибели организмов. Угнетается рост растений

Продолжение табл. 2.12

Эле-

менты

ПДК в различных средах

Негативное воздействие на орга- низмы и растения

в почвах мг/кг

в воздухе мг/м3

в воде мг/л

Se

0,00005

Se02

0,01

Поражение почек, костного мозга, суставов, центральной нервной системы, эмбриона, раковые заболевания. При больших концентрациях приводит к смерти. При недостатке Sc у животных развивается «беломышечная болезнь»

Tl

0,0001

Поражает центральную и периферическую нервные системы, желудочно-кишечный тракт, почки, вызывает утомляемость, слабость, нарушение сна, выпадение волос, психические расстройства. Может привести к смертельному отравлению

и

Расстройство центральной и периферической нервной систем. Нарушение деятельности почек, печени, кишечника, костного мозга, сердечно-сосудистой системы, обменных процессов. Поражение костной ткани

Sr

7,0

Влияет на костную ткань, печень и кровь. Блокирует синтез витамина Д, выводит из организма Са, способствует отложению в костях Р

Bi

0,1

При отравлении изменяет состав крови, углеводный, белковый и липидный обмен

Cr

0,005

Сг6+

0,0015

Сг03

0,05

Сг6+

Нарушает память, внимание, обменные процессы. Приводит к аллергии, дерматитам. При недостатке Сг у животных замедляется рост, наблюдаются заболевания глаз

Продолжение табл. 2.12

Эле-

менты

ПДК в различных средах

Негативное воздействие на орга- низмы и растения

в почвах мг/кг

в воздухе мг/м3

в воде мг/л

V

150

0,002

0,1

Понижает иммунитет; вызывает заболевания верхних дыхательных путей, аллергию. Оказывает губительной действие на растения и гидробионты

Мо

0,25

Нарушение обмена веществ, молибденоз, артроз, непостоянство кровяного давления, нарушение течения беременности. У животных — молибденовый токсикоз. Недостаток Мо приводит к снижению хлоро- фила у растений, скручиванию и увяданию листьев

Мп

1500

0,001

0,3

Поражает легкие, центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. При вдыхании пыли возникает токсикоз, бронхиальная астма, хроническая легочная патология

Си

3,0

0,002

1,0

Расстройство нервной системы, заболевания печени, почек.

У растений — хлороз, угнетение побегов

Sb

4,5

0,01

0,05

Изменение в крови, печени, почках, щитовидной и поджелудочной железы

S

При вдыхании серной пыли — расстройство дыхательных путей, сердечно-сосудистой и нервной системы

Sn

4,5

0,05

Высокая концентрация хлорида Sn влияет на заболевания человека и животных, приводит к гибели рыб

F

0,005

1,5

Изменяется состав костной ткани (флюороз), происходит отек легких. У растений — хлороз листьев

Окончание табл. 2.12

Эле-

менты

ПДК в различных средах

Негативное воздействие на орга- низмы и растения

в почвах мг/кг

в воздухе мг/м3

в воде мг/л

W

0,02

0,05

При дыхании пылыо происходит раздражение дыхательных путей, нарушаются состав крови, функции печени, поражается нервная система

Ni

3.0

0,001

0.1

Гастриты, гипотония, бронхогенный рак, патология печени, нарушения нервной системы.

У животных наблюдается заболевания глаз, у растений — светлые пятна на листьях

Fe

0,3

На организмы и растения влияет как избыток, так и недостаток Fc. Аэрозоли, содержащие соли Fe, вызывают бронхиты, плевриты. Недостаток Fe снижает гемоглобин в крови. У растений избыток железа замедляет рост, изменяет цвет листьев

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>