загрязнение почв мегаполисов тяжёлыми металлами на примере города Москвы

курсовая защищена на 4 в колледже,в прошлом году ...

Содержание


Введение……………………………………………………………………….….3
Глава 1. Загрязнение почв г.Москвы. ….…………………………………….6
1.1.Суммарное загрязнение почв ………………………………………………..6
1.2. Загрязнение почвенного покрова г. Москвы тяжелыми металлами ……..7
1.3. Особенности распространения загрязняющих компонентов вблизи транспортных магистралей………………………...……………………………9
Глава 2. Мероприятия охраны почв……………………………………….12
2.1. Природоохранные мероприятия …………………………………………..12
2.2. Методы определения тяжелых металлов в почве…………………….......13
2.3. Картирование загрязнения почв г.Москвы тяжелыми металлами.……..17
Заключение……………………………………………………………………...23
Список литературы…………………………………………………………….25

Введение

Во многих странах площадь урбанизированных земель превышает 10% территории. Экологически неблагоприятная обстановка наблюдается в городах свыше 1 млн. чел., в 60% городов от 500 тыс. до 1 млн. и в 25% городов с населением от 250 тыс. до 500 тыс. чел. Около 1,2 млн. человек в России живут в условиях резко выраженного экологического дискомфорта. Одной из актуальнейших проблем урбоэкологии является проблема загрязнения городских почв или урбоземов. Выбросы крупных городов изменяют окружающие природные территории.

это говорит об отсутствии засоления. Использование технологий очистки улиц от снега с вывозом его на снегоплавильные заводы и применение новых менее опасных для окружающей среды противогололедных реагентов приведет к снижению засоления [1, 13]. В 2012 г.  Правительством г.Москвы и департаментом природопользования и охраны окружающей среды г.Москвы установлено, что валовые содержания тяжелых металлов в среднем не превышают установленных санитарно-гигиенических нормативов. В почве отдельных пунктов мониторинга отмечены превышения ПДК (ориентировочно-допустимых концентраций) по содержанию тяжелых металлов, приоритетным загрязнителем является цинк.При анализе долгосрочной динамики (2005- 2012 гг) прослеживается тенденция к снижению уровня содержания тяжелых металлов Москвы. Наиболее заметноеснижение отмечено для цинка, свинка, никеля, мышьяка, содержание меди и ртути остается стабильным [9]. 1.3. Особенности распространения загрязняющих компонентов вблизи транспортных магистралейРезультаты анализов верхнего слоя почв профилей, пройденных в крест МКАД уточнили снижение валовых концентраций тяжелых металлов (Zn, Pb, Cd, As, Cu, Ni, Hg). Затем, зона повышенных концентраций прослеживается в 50 … 150-200 м от трассы. Для внутригородских кольцевых магистралей закономерность не устанавливается, концентрации элементов остаются примерно одинаковы. Исключение - кадмий, для которого характерна высокая неравномерность распределения в почвах [2].Весовое содержание валовых форм тяжелых металлов в почве около МКАД, внутригородских магистралей в большинстве не превышает ПДК. Чаще других гигиенические нормативы превышаются по цинку. Выявлены превышения Гоголевского бульвара, Садового кольца ( нескольких участках около ул.Крымский вал), на 3-ем транспортном кольце ( нескольких участках профилей в районе Сущевского вала), Даниловского, Мусульманского кладбищ. По всему профилю превышены значения ОДК вблизи МКАД и Кузьминском лесопарке.Превышения кадмия, свинца, ртути в районе внутригородских магистралей зафиксированы на тех же профилях, но локально. Максимальные уровни превышения ПДК по кадмию составляют (2,5 раза), мышьяку (1,7 раза), по ртути (1,9 раза), по свинцу (1,2 раза). Концентрации в почвах меди, никеля повсеместно ниже ОДК.В районе МКАД загрязнение почвы тяжелыми металлами установлено в Кузьминском лесопарке. Концентрации цинка по всему профилю в 1,3-2,9 раза превышены. По свинцу, мышьяку превышают в 1,4-1,7, 1,1-2,5 раза соответственно в интервале 50-150 м от трассы. По кадмию, никелю, меди превышения зафиксированы в одной точке, располагающейся на расстоянии 50 м от МКАД [4, 10].Подвижные формы тяжелых металлов вблизи автомагистралей распределяются аналогично валовым – повышенные концентрации элементов от 50 до 150-200 м от МКАД и без четко выраженного максимума вблизи остальных дорог.Таким образом, к основным загрязнителям почв автотрасс из тяжелых металлов относятся цинк (валовые, подвижные формы), подвижные формы меди, свинца, марганца. Четкая зависимость концентраций соединений от близости к автомагистралям прослеживается для нефтепродуктов. По комплексу показателей почвы наиболее загрязнены на Гоголевском бульваре, Садовом кольце, по 3-ему транспортному кольцу, в районе кладбищ. В районе МКАД высокий уровень загрязнения почв металлами, органическими загрязнителями в Кузьминском лесопарке (особенно 50 … 200 м от МКАД), где профиль пересек территорию полигона для испытаний химического оружия или возможный участок его захоронения.  Результаты определения агрохимических показателей выявили, что кислотно-щелочная реакция водных почвенных вытяжек в районе МКАД, по мере удаления от нее изменяется от нейтральной до средне- и слабокислой. Реакция вытяжек почти всех почвенных проб городских кольцевых магистралей нейтральная.  Гумусность почв вблизи автомобильных трасс в большинстве случаев низкая. Около городских магистралей она выше, чем вдоль МКАД за счет подсыпания торфокомпостных смесей. Обеспеченность почв соединениями фосфора, калия вблизи МКАД повышенная, а вблизи городских магистралей – очень высокая, выше потребности растений. Почвы вдоль дорог не засолены, содержание легкорастворимых солей не превышает 0,15%. Концентрации солей возрастают к дорогам. В целом агрохимические характеристики почв находятся на высоком уровне превосходящем потребности растений. Это может негативно отразиться на растениях, почвенных микроорганизмах. Высокая концентрация макроэлементов связана с многолетним промышленным загрязнением и использованием некачественных почвогрунтов целей озеленения. Снижение легкорастворимых солей связано и с применением «экологичных» противогололедных реагентов [10]. Глава 2. Мероприятия охраны почв2.1. Природоохранные мероприятияДепартаментом природопользования и охраны окружающей среды г.Москвы ежегодно ведется контроль за качеством почвогрунтов, на объектах озеленения, благоустройства. Основными нарушениями продолжают оставаться повышенное содержание органического вещества (из-за торфо поддачи) и несоответствие нормативам по содержанию питательных веществ (фосфор, калий). Есть превышение норм тяжелых металлов, бенз(а)пирена. Правительство Москвы унифицировало требования к почвогрунтам для газонов, цветников, при посадках деревьев, кустарников. В новой редакции постановления установлены минимальные содержания питательных веществ в почвогрунтах, устранены максимальные пределы, разработаны критерии замены почвогрунтов при их несоответствии экотребованиям. Подтверждением прохождения инспекционного контроля является Акт о действительности выданного сертификата [ 10]. С целью улучшения экологической обстановки в г. Москве на основании законов города Москвы от 04.07.2007 № 31 «О городских почвах», от 20.10.2004 № 65 «Об экологическом мониторинге», от 09.07.2003 № 47 «О городской целевой программе «Электронная Москва», др. департаментом природопользования и охраны окружающей среды г. Москвы осуществляются следующие мероприятия.Разработан проект постановления Правительства Москвы о совершенствовании системы управления качеством почв города и получения информации об их загрязнении, утверждающий паспорт городских почв, реестр городских почв, автоматизированный модуль информационной системы ведения реестра, базу методов реабилитации городских почв. Ведется научная работа по оценке влияния повышенного содержания подвижных форм фосфора, обменных форм калия на компоненты горэкосистемы, направленная на определение пределов содержания питательных элементов в почвогрунтах, для объектов озеленения г.Москвы. Начата разработка экологических нормативов по качеству городских почв, уровням допустимого антропогенного воздействия в различных функциональных зонах г. Москвы. Ведется работа по обновлению электронной почвенной карты г. Москвы.По обращениям различных организаций проводились пилотные исследования технологий восстановления качества загрязненных земель. Проведено подробное исследование биопрепарата «Деворойл» из микроорганизмов-деструкторов нефти и нефтепродуктов. В настоящее время начинается промышленное применение этого биопрепарата на загрязненных территориях, подведомственных Департаменту жилищно-коммунального хозяйства и благоустройства г. Москвы.Будет продолжено усиление инспекции по экологическому контролю Департамента природопользования и охраны окружающей среды г.Москвы в отборе проб почвогрунтов на объектах благоустройства, озеленения, также въездных магистраля, сертифицированных предприятиях-изготовителях почвогрунтов [10]. 2.2. Методы определения тяжелых металлов в почве Определение тяжелых металлов в почве проводится методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной и беспламенной атомизацией. Для отдельных элементов (в том числе ртути, меди, цинка, свинца и др.) разработаны ПДК.Подвижные формы металлов извлекаются и экстрагентами в зависимости от типа почв и свойств металла. В качестве экстрагентов используют кислоты, соли, буферные растворы, бидистиллированную воду, M ANO.Экстракцию проводят из отдельных навесок почв в двухкратной повторности.Аппаратура для этого: атомно-абсорбционный спектрофотометр. ацетилен; компрессор диафрагменный; иономер с погрешностью не более 0,5 рН; встряхиватель; весы лабораторные с погрешностью не более 0,01 г; весы лабораторные с погрешностью не более 0,05 г; электроплитка; бидистиллятор БД-2; баня водяная; ротатор для перемешивания почвы; колбы мерные, воронки, пипетки, дозатор для отбора вытяжки, др. Приготовление растворов проводят в вытяжном шкафу. Хранят не более года.Для приготовления раствора азотной кислоты 5 моль/куб. дм: в коническую колбу из термостойкого стекла 1000 куб. см наливают 600 куб. см воды, к которой приливают 310 куб. см азотной кислоты 1,42 г/куб. см, перемешивают, доводят до метки водой. Раствор охлаждают до комнатной температуры. Срок хранения год.Приготовление    раствора   цинка   с   массовой концентрацией  цинка 1000 мг/куб. дм: 1,000 г металлического цинка помещают в  мерную  колбу  1000  куб.  см, растворяют в 20 куб. см 50%-ной азотной кислоты, доводят до метки азотной кислотой 1 моль/куб. дм.При приготовлении основного раствора из цинка сернокислого 7-водного взвешивают 4,398 г соли, растворяют 0,001 М серной кислоте, доводят до 1 куб. дм. Хранят в закрытой стеклянной бутыли не более года. Из основного раствора готовят рабочие растворы [11].Приготовление основного раствора меди с массовой концентрацией 1000 мг/куб. дм:     3,929  г  меди  сернокислой помещают  в   колбу   1000   куб.  см,  растворяют  в  бидистиллированной  воде, содержащей  1  куб.  см  концентрированной  серной  кислоты,  доводят до 1 куб. дм или 3,798 г нитрита меди (Cu(NO )  х 3H O),  помещают в колбу   1000   куб.  см.  Прибавляют  250  куб.  см бидистиллированной   воды, растворяют  навеску. Раствор  разбавляют  азотной кислотой  концентрации  1моль/куб. дм, доводя объем до 1 куб. дм. Хранят растворы не более 1 года в закрытой бутыли.Приготовление   основного   раствора   кадмия   с   массовой концентрацией  1000 мг/куб. дм:  1,1423 г  окиси  кадмия  помещают в колбу 1000 куб. см. Цилиндром вместимостью 50  куб.  см приливают  20  куб.  см 50%-ной азотной кислоты и растворяют в ней навеску, доводят  объем до метки 1 M .   Приготовление   основного   раствора   свинца    1000  мг/куб.  дм: 1,000 г  металлического свинца помещают в колбу  1000  куб. см, прибавляют 50 куб. см азотной  кислоты  с  концентрацией  1 моль/куб. дм, растворяют навеску и доводят бидистиллированной водой до метки.Перед анализом почву из пакета высыпают на ровную поверхность, хорошо перемешивают, распределяют слоем 1 см и отбирают пробу не менее чем из 5 мест. Проводят определение влажности в пробе при проведении метрологической оценки методик.Чистые пронумерованные весовые стаканчики сушат в шкафу при температуре 105 °С в течение 1 - 2 ч, вынимают из шкафа, охлаждают, взвешивают с погрешностью 0,1 г. [3, 11]Пробы почв массой 15 - 50 г помещают в пронумерованные, высушенные, взвешенные стаканчики. Для глинистых высокогумусных почв с высокой влажностью достаточна навеска 15 - 20 г, для легких почв с невысокой влажностью - 40 - 50 г. Стаканчики с почвой взвешивают с погрешностью 0,1 г. Стаканчики открывают и вместе с крышками помещают в сушильный шкаф. При температуре 105 °С песчаные почвы высушивают в течение 3 ч, остальные - 5 ч. Последующее высушивание - 1 ч для песчаных почв и 2 ч для остальных. Загипсованные почвы высушивают 8 ч. Последующее высушивание 2 ч.После каждого высушивания стаканчики с почвой закрывают крышкой, охлаждают в эксикаторе, взвешивают с погрешностью не более 0,1 г. Высушивание и взвешивание прекращают, если разность между повторным взвешиванием не превышает 0,2 г. Вычисление производят с точностью 0,1%. Допустимые расхождения двух параллельных определений - 10% от среднего арифметического повторных определений. Химическое разложение проб почв при валовом определении тяжелых металлов.  10 г воздушно-сухой почвы, измельченной и пропущенной через сито с  отверстиями  2  мм,  взвешивают на технических весах, помещают навеску в химический  стакан , приливают  50  куб. см  HNO  (1:1). При содержании в почве свыше 5%  гумуса рекомендуется сухое озоление пробы при 575 °С. К пробе по каплям приливают 10 куб. см концентрированной перекиси водорода при перемешивании и вновь помещают на электроплитку, доводя до кипения, кипятят 10 мин. После   охлаждения   до   комнатной   температуры  жидкость  отфильтровывают  в  ту же мерную колбу. Осадок на фильтре промывают горячей азотной  кислотой концентрации   1 моль/куб. дм и после охлаждения доводят  объем  фильтрата в мерной колбе до метки бидистиллированной водой [11].Одновременно  проводят  "холостой"  анализ,  включая  все его стадии, кроме взятия пробы почвы.Экстракция подвижных форм тяжелых металлов из почв с помощью кислот.    Подвижные  кислоторастворимые  формы  металлов (Cu, Zn, Ni, Co, Cd, Pb) определяют в вытяжках 1 M HNO  или 1 M HCl.    В  последние годы эти экстрагенты успешно используют для анализов почв, подверженных техногенным воздействиям. Из сильно загрязненных почв 1 M HNO извлекает  90  -  95% тяжелых металлов от их валового содержания.