Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный университет»

Геологический факультет

Реферат

Дисциплина:	Геохимия окружающей среды
Тема:	Процессы эвтрофикации, протекающие при техногенном загрязнении
	(Наименование темы)

	Выполнил студент				Петров. Е.А 1курс магистр каф.геохимия
					(Ф.И.О)

Санкт-Петербург

2012 г

Содержание

Введение………………………………………………………………………..3

1.экологическая ситуация…………………………………………………………3

Тяжелые металлы………………………………………………………………4

Эвтрофикация…………………………………………………………………12

Окислительно-восстановительные процессы в водном растворе…………14

Щелочно-Кислотные условия вод…………………………………………..16

Сорбция……………………………………………………………………….17

1.Сорбционные барьеры………………………………………………………….17

2.Вторичные сорбционные ореолы рассеяния…………………………………………….18

Список литературы………………………………………………………………19

Введение

Объектом исследования данной работы является акватория Керченского пролива. Постановка задачи связана с созданием нового глубоководного порта на Таманском полуострове, интегрированного в МТК «Север-Юг» и дополняющего портовые мощности. В связи с предстоящим строительством проводится серия анализов проб вод и донных отложений с целью оценки экологической ситуации в целом, загрязнения отдельными токсикантами в настоящий момент и планирования последующего мониторинга. Особый интерес представляет прогноз возможного вторичного загрязнения воды Керченского пролива тяжелыми металлами в результате их перехода в водную фазу из донных осадков при проведении планируемых работ, в связи с чем исследуется не только поверхностный слой отложений, но и проводится опробование по скважинам.

Экологическая ситуация

Керченский пролив играет существенную роль в формировании особенностей гидролого-гидрохимического режима Азово-Черноморского бассейна и является важнейшим промысловым районом и судоходной магистралью. Формирование условий среды в проливе и их изменчивость происходит в условиях увеличения антропогенных нагрузок. Основными источниками негативного воздействия на экосистему пролива являются интенсивное судоходство, портовые и рейдовые перегрузочные комплексы, береговые источники загрязнения, расположенные в зоне Украины и Российской Федерации, дноуглубление акваторий портов и подходных каналов и дампинг изымаемых грунтов. В настоящей работе рассматриваются особенности поведения таких загрязняющих веществ, как тяжелые металлы.

Тяжелые металлы

Термин тяжелые металлы, характеризующий широкую группу токсикантов, получил значительное распространение в экологической литературе. В различных научных и прикладных работах авторы по-разному трактуют значение этого понятия. В связи с этим количество элементов, относимых к группе тяжелых металлов, изменяется в широких пределах. В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы. В некоторых случаях под определение тяжелых металлов попадают элементы, относящиеся к металлоидам (например, мышьяк).

В химической литературе к тяжелым металлам относятся Cu, Pb, Zn, Ni, Sn; к ним примыкают так называемые малые, или младшие – Co, Sb, Bi, Hg, Cd. В (Treatise on Geochemistry, 2004) тяжелыми металлами названы Pb, Zn, Cd, Cr, Cu, Ni. В работах, посвященных проблемам загрязнения окружающей природной среды и экологического мониторинга, на сегодняшний день к тяжелым металлам относят более 40 элементов периодической системы Д.И. Менделеева с атомной массой свыше 50 атомных единиц: V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi и др. При этом немаловажную роль в категорировании тяжелых металлов играют следующие условия: их высокая токсичность для живых организмов в относительно низких концентрациях, а также способность к биоаккумуляции. Практически все металлы, попадающие под это определение (за исключением свинца, ртути, кадмия и висмута, биологическая роль которых на настоящий момент не ясна), активно участвуют в биологических процессах, входят в состав многих ферментов. По классификации Н. Реймерса, тяжелыми следует считать металлы с плотностью более 8 г/см³.

Формально определению “тяжелые металлы” соответствует большое количество элементов. Однако, по мнению исследователей, занятых практической деятельностью, связанной с организацией наблюдений за состоянием и загрязнением окружающей среды, соединения этих элементов далеко не равнозначны как загрязняющие вещества. Поэтому во многих работах происходит сужение рамок группы тяжелых металлов, в соответствии с критериями приоритетности, обусловленными направлением и спецификой работ. Так, в работах Ю.А. Израэля в перечне химических веществ, подлежащих определению в природных средах на фоновых станциях в биосферных заповедниках, в разделе тяжелые металлы поименованы Pb, Hg, Cd, As. С другой стороны, согласно решению Целевой группы по выбросам тяжелых металлов, работающей под эгидой Европейской Экономической Комиссии ООН и занимающейся сбором и анализом информации о выбросах загрязняющих веществ в европейских странах, только Zn, As, Se и Sb были отнесены к тяжелым металлам. По определению Н. Реймерса отдельно от тяжелых металлов стоят благородные и редкие металлы; соответственно, остаются только Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn, Bi, Hg. В прикладных работах к числу тяжелых металлов чаще всего добавляют Pt, Ag, W, Fe, Au, Mn. Среди тяжелых металлов, согласно данным Агентства по охране окружающей среды США (EPA), наиболее токсичны Hg, Sn, V, Mn, Mo, Pb, Zn, Cd, Cu, Cr, Ni, As. Обычно при организации мониторинга и оценке вредного воздействия загрязняющих веществ на организмы определяют содержание этих металлов. Тяжелые металлы, накапливаясь в пищевых цепях, обладают не только токсичными, но и мутагенными свойствами.

Таблица. 1. Биогеохимические свойства ряда тяжелых металлов

Свойство	Металлы
	Cd	Co	Cu	Hg	Ni	Pb	Zn
Токсичность	В	У	У	В	У	В	У
Канцерогенность	-	B	-	-	B	-	-
Подвижность	B	H	У	В	Н	В	У
Тенденция к биоконцентрированию	В	В	У	В	В	В	У
Эффективность накопления	В	У	В	В	У	В	В
Комплексообразующая способность	У	Н	В	У	Н	Н	В
Растворимость соединений	В	Н	В	В	Н	В	В
Время жизни	В	В	В	Н	В	Н	В

Примечание: В - высокая, У - умеренная, Н – низкая

1 – обнаружение повышенных содержаний каких-либо элементов по химическим анализам еще не является доказательством техногенного загрязнения объекта, поскольку это может быть всего лишь область накопления определенного минерала или минералов, т.е. ореол их рассеяния, обуславливающий естественный фон объекта;

2 – кларк многих токсичных элементов чрезвычайно мал, и поэтому даже малое количество минералов, попавших в небольшую по объему навеску для химического или физико-химического анализа, может показать высокую концентрацию определенного элемента;

3 – осадки, сложенные песками или грубообломочными породами грауваккового состава могут давать повышенные содержания некоторых элементов в зависимости от того, чем представлены обломки.

4 – богатые органическим веществом осадки могут давать высокие содержания различных элементов, в частности U, Pb, V, Se, Cu, Sr, Zn, Ni, Co, Hg, Cd, Sn, As, Mo, W, Fe, Mn, F и других, поскольку органические остатки являются мощными накопителями тяжелых металлов и токсичных элементов;

5 – если в осадках содержится значительное количество костного и раковинного детрита, то при проведении химических анализов выявится повышенное содержание фосфора, фтора, стронция, возможно, урана, мышьяка, ванадия и др. элементов;

6 – при наличии в осадках конкреций на результатах химических анализов отобразится целый спектр токсичных элементов, превышающих их ПДК.

Таким образом, для выявления геохимических особенностей поведения химических элементов большое значение имеет определение преобладающих форм их нахождения в донных осадках, так как формы нахождения элементов значительно глубже отражают сущность геохимических явлений, чем их валовое содержание.

Данные по формам нахождения химических элементов в донных отложениях позволяют наметить группы геохимических процессов, способствующих переводу этих элементов в водную фазу, например, увеличение минерализации природных вод (процессы десорбции и ионного обмена), понижение pH (растворение карбонатов), развитие анаэробной слабовосстановительной (глеевой) обстановки (разложение оксидов), деятельность микроорганизмов (разложение органических веществ и железомарганцевых оксидов), появление в водах природных и синтетических комплексообразователей, процессы взмучивания (Геохимия окружающей среды, 1990). Эти факторы в водоемах проявляются достаточно интенсивно, т.к. связаны с реально существующими природными и техногенными процессами.

На рис 1-8 представлены средние содержания тяжелых металлов и нефтеуглеводородов в зависимости от глубины отбора проб (на примере скважины).Как видно из приведенных графиков для поверхностного слоя донных осадков характерны наименьшие содержания всех исследуемых металлов и нефтеуглеводородов. Резкое увеличение их содержания наблюдается на глубине 1-2 м, а затем с глубиной оно уменьшается и возрастает на глубине >10 м. Причина выявленных закономерностей нами пока не установлена, для этого требуется более детальное изучение распределения концентраций по глубине не только для средних значений, но и для конкретных скважин, с учетом их литолого-минералогических особенностей.

Рис.1. Изменение концентрации нефтепродуктов по глубине

Рис. 2 Изменение концентрации Cd по глубине

Рис. 3 Изменение концентрации Ni по глубине

Рис 4 Изменение концентрации Fe по глубине

Рис . 5. Изменение концентрации Pb по глубине

Рис. 6 Изменение концентрации Cu по глубине

Рис 7 Изменение концентрации Mn по глубине

Рис 8 Изменение концентрации Zn по глубине