Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1441


Теоретически биогеохимические аномалии техногенного происхождения должны представлять собой систему концентрических окружностей, где от источника загрязнения к периферии в растениях и почве убывает концентрация рассеивающегося металла. В реальных условиях под влиянием преобладающих ветров, особенностей рельефа и растительности, режима атмосферных осадков концентричность нарушается, ширина зон сильно меняется. В силу этого биогеохимические аномалии тяжелых металлов могут быть вытянутыми и иметь неправильные очертания.

Конфигурация аномалий в почвенном покрове усложняется соотношением техногенных поступлений металлов с их природными концентрациями в минеральном субстрате почв. В качестве примера рассмотрим геохимические аномалии тяжелых металлов на восточном побережье залива Спенсера (Южная Австралия). Район расположен на прибрежной равнине и остаточном денудационном плато, возвышающемся на 600 м над уровнем моря. Равнина сложена молодыми наносами, в строении плато принимают участие протерозойские кристаллические породы. Плато, вытянутое в виде кряжа в меридиональном направлении, задерживает атмосферные осадки, поступающие с залива. В результате этого на плато выпадает 500 — 600 мм, на равнине — всего 300 — 450 мм осадков в год.

На берегу залива в г. Порт-Пири с 1989 г.действует плавильный завод, который является единственным в районе индустриальным предприятием и источником загрязнения. Австралийские геохимики Б.Картрайт, Р.Мерри и К. Тиллер (1977) изучили содержание металлов в почвенном покрове и установили, что выделяются две геохимические аномалии (рис. 16.9). Одна из них окружает плавильный завод, другая приурочена к остаточному плато. Техногенное происхождение свинцовых аномалий не вызывает сомнений. В породах, слагающих равнину и плато, концентрация металла не превышает 25×10-4 %, а в пределах аномалии — больше 50×10-4 % (см. рис. 16.9, а). Аномалия вокруг завода образована осаждением из атмосферы продуктов выброса из труб завода и вытянута на юг-юго-восток под воздействием преобладающих ветров. Аномалия свинца, приуроченная к остаточному плато, по-видимому, обусловлена выпадением обильных атмосферных осадков, которые вымывают значительную часть аэрально мигрирующих форм свинца из атмосферы. Наряду с аномалией свинца в почвенном покрове образовались аномалии цинка и кадмия, отличающиеся своими параметрами (см. рис. 16.9, б, в).

Рассеяние металлов осуществляется не только металлургическими и металлообрабатывающими заводами, но и другими промышленными предприятиями. Так как сырье для изготовления фосфорных удобрений содержит примеси меди, цинка, свинца, урана и других элементов, то они рассеиваются вокруг соответствующих заводов. Производство бумаги сопровождается рассеянием ртути. Крупные тепловые электростанции создают ореолы рассеяния оксидов серы и тяжелых металлов в радиусе 10—- 20 км.

 

Рис. 16.9. Техногенные аномалии свинца (а), цинка (б), кадмия (в)

в районе Порт-Пири, Австралия (по Б.Картрайту и др., 1977)

 

Своеобразные биогеохимические аномалии свинца образуются вдоль автомагистралей. Тетраалкилы свинца добавляют в бензин в качестве антидетонационного средства для повышения КПД двигателей внутреннего сгорания. С выхлопными газами свинец выносится в форме мелких твердых частиц оксидов, хлоридов, фторидов, нитратов, сульфатов и др. Примерно 20 % частиц имеют размер более 0,005 мм. Они оседают в непосредственной близости от дороги. Более мелкие частицы, составляющие около 60 % выбросов свинца, оседают не так быстро и в пределах относительно широкой полосы. Остальные 20 % захватываются воздушными массами и могут переноситься на значительные расстояния.

Концентрация металла в почве зависит от интенсивности движения автотранспорта. Ширина придорожных аномалий в почве сильно варьирует в зависимости от местных условий и по данным исследований, проведенных в Бельгии, Швейцарии, Германии и других странах, достигает 100 м.

До принятия законов о регулировании добавок свинца в бензин в странах Западной Европы его концентрация в травах, растущих в зоне загрязнения автомагистралей, составляла 40 — 50 мкг/г.

Наиболее сильно загрязнена растительность на расстоянии до 5—10 м от края дороги и растительность газонов, разделяющих полосы движения на шоссе. Зона более низких концентраций распространяется до 50—100 м от края шоссе, но известны случаи и более широких аномалий. На расстоянии 200 — 300 м содержание свинца, как правило, снижается до уровня местного фона. Имеющиеся данные позволяют заключить, что ширина аномалий в растительности колеблется сильнее, чем в почвенном покрове.

При изучении концентрации свинца в древесных посадках вдоль дорог установлено, что максимум загрязнения приходится на интервал 1 — 2 м над уровнем земли, а выше начинает быстро уменьшаться. Таким образом, автотранспортные биогеохимические аномалии свинца имеют сильно вытянутую форму, ограниченную эллипсоидальной поверхностью шириной около 100 м и высотой не более 5 —8 м.

Характерная особенность техногенных биогеохимических аномалий — динамичность и непостоянство их параметров. В значительной мере это связано с тем, что в образовании этих аномалий важную роль играет атмосферная миграция. В случае смены сухой и дождливой погоды и изменения направления ветра конфигурация биогеохимической аномалии в разное время года может быть неодинаковой. В частности, концентрация свинца на поверхности почвы в условиях интенсивного придорожного загрязнения возрастает от весны к осени. То же самое происходит в растениях на протяжении вегетационного периода. Нарастание концентрации металла в почве и растениях, по-видимому, обусловлено постепенной аккумуляцией высокодисперсных частиц, выбрасываемых с выхлопными газами автомобилей. Указанная закономерность нарушается дождями, которые смывают свинецсодержащие осадки с растений и поверхности почвы. Под влиянием ветра распределение свинца в растениях по обе стороны шоссе часто несимметричное (рис. 16.10).


Оцените книгу: 1 2 3 4 5