Название: Основы биогеохимии - Добровольский В.В.

Жанр: Химия

Рейтинг:

Просмотров: 1461


Рис. 16.10. Распределение концентраций свинца в листьях корнеплодов

по профилю, поперечному направлению шоссе Намюр-Марш (Бельгия)

 

Металлы в урбогенезе. Самая многочисленная группа антропогенных биогеохимических аномалий тяжелых металлов связана с возникновением городов. Каждый город представляет собой небольшой, но полностью антропогенно преобразованный участок биосферы. Городские грунты, почвы и растительность искусственно скомбинированы людьми. Вода находится в закрытой сети водопроводных труб, поступая в которые она получает не свойственные исходному природному ландшафту макро- и микропримеси. В городах в той или иной степени аккумулируются все химические элементы, используемые современной техноцивилизаци-ей, в первую очередь — металлы. При этом процесс урбанизации сопровождается не только неуклонным обогащением исходного ландшафта продуктами технологических и бытовых отходов, но и образованием новых, характерных для этого процесса соединений, форм нахождения и парагенетических ассоциаций металлов.

Не менее сильно изменен состав атмосферы городов, куда поступает основная часть промышленных и строительных выбросов. В качестве показателя, характеризующего интенсивность загрязнения воздушной среды городов может быть использован коэффициент эмиссионной нагрузки, Е, предложенный Н.С. Касимовым и А. И.Перельманом (1991):

Е = P/N,

где Р — масса выбросов, т/год; N — число жителей, тыс. чел.

Используется также показатель пылевой нагрузки, измеряемый в кг/(км2-сут). По данным Н.С.Касимова и А.И.Перельмана, для большей части городов России этот коэффициент составляет 0,1 — 0,2 т на человека в год, возрастая до 0,3 — 0,7 т/год в городах с химической и нефтехимической промышленностью, как, например, Омск, Тольятти, Уфа, Ярославль, и тяжелым машиностроением (Челябинск, Тула). В городах с черной и цветной металлургией и тяжелым машиностроением этот показатель достигает 1 — 3 (Липецк, Нижний Тагил, Ангарск) и даже превышает 2 т/год на человека, как в Череповце и Магнитогорске.

Наряду с отмеченными различиями геохимия окружающей среды городов имеет общие черты. Известно, что пыль предприятий разных типов промышленности характеризуют определенные парагенетические ассоциации металлов. Для твердых отходов черной металлургии типична ассоциация Мn—Сг—V, а цветной металлургии Zn—Pb—Сu—Сг—Ni—Со. Для пыли металлообрабатывающих предприятий характерна ассоциация W—Mo—Mn—Cr—Ni—Со —Си, химической промышленности Cd — Zn — Со — Мn — As — Сг. В золе теплоэлектростанций представлен широкий набор рассеянных тяжелых металлов, содержащихся на уровне геохимического фона, а строительная пыль со значительной долей цемента отличается повышенным содержанием стронция. В городской пыли все перечисленные особенности интегрируются и отчасти сглаживаются в результате поступления значительного количества продуктов развеивания местных почв.

На графике микроэлементного состава пыли города (рис. 16.11) показано, что определяющий вклад в состав пыли вносят деятельность теплоэлектростанций и строительные работы при значительной доле выбросов предприятий металлообрабатывающей промышленности. Таким образом становление любого города и его дальнейшая история сопровождается аккумуляцией рассеянных тяжелых металлов, большая часть которых связаны с твердыми высокодисперсными частицами. Эти частицы многократно захватываются ветром, перемешиваются с такими же по размерам частицами местных почв и грунтов, в результате чего происходит гомогенизация городской пыли и ее состава с одновременно происходящим поступлением техногенных рассеянных металлов.

Геохимическая динамика тяжелых металлов на урбанизированных территориях осложняется еще одним обстоятельством, типичным исключительно для городов. Поверхность городских почв почти полностью покрыта асфальтом, нарушающим свободный газообмен в системе почва — приземный слой атмосферы и способствующим дефициту кислорода в почвах и грунтах. В такой обстановке развивается анаэробная микробиологическая деятельность, сопровождаемая продуцированием специфических легко возгоняемых углеводородов, способных образовывать комплексные соединения с рассеянными тяжелыми металлами. Указанные соединения диффундируют в атмосферу, вступают во взаимодействие с ядрами аэрозолей и фиксируются на них.

 

Рис. 16.11. Поступление рассеянных элементов с городской пылью

(по Б. А. Ревичу и др., 1990):

1 — поступление с пылью с аномальным содержанием элементов; 2 — поступление с пылью, содержащей элементы на уровне местного геохимического фона

 

Автор в 1980 г., обобщив имеющиеся к тому времени данные, показал, что избирательная аккумуляция рассеянных тяжелых металлов в аэрозолях является неотъемлемой частью биосферной геохимии металлов, и ввел в качестве количественного показателя интенсивности этого процесса коэффициент аэрозольной концентрации металлов (см. разд. 3.2). Численное значение данного коэффициента для некоторых металлов, особенно для кадмия, свинца и ртути существенно возрастает в аэрозолях над городами. Американские исследователи П.Джил и Г.Гридел в 1983 г. обнаружили, что твердые и жидкие частицы аэрозолей над городами покрыты пленками углеводородов. Можно предполагать, что эффект аккумуляции рассеянных тяжелых металлов в аэрозолях связан с хелатированием определенных металлов летучими органическими соединениями, образующимися анаэробными микроорганизмами, деятельность которых на суше сосредоточена в гидроморфных ландшафтах, а активизируется на урбанизированных территориях под асфальтовыми покрытиями.


Оцените книгу: 1 2 3 4 5