4.1 Геохимические нормативы качества природной среды

Геохимическим нормативом является среднее содержание химического элемента на фоновом участке (С_ф), расположенном в аналогичном природном ландшафте и испытывающем минимальное техногенное воздействие. Одним из основных показателей интенсивности техногенного воздействия служиткоэффициент концентрациихимического элемента (К_с), который определяется отношением реального (аномального) его содержания (С_i) в конкретном природном объекте к среднему содержанию на фоновом участке (С_ф):

К_с= С_i/ С_ф.

Для полиэлементного анализа техногенных аномалий Ю. Е. Сает [Методические указания …, 1987] предложил использовать суммарный показатель загрязнения (Z_c), представляющий собой сумму превышений коэффициентов концентраций накапливающихся химических элементов:

Z_c= Σ К_с– (n – 1),

где n– количество химических элементов с аномальным содержанием.

При расчете суммарного показателя загрязнения за аномальное значение рекомендуется принимать содержание химического элемента, превышающее фоновое значение более чем в полтора раза (K_c> 1,5). При значениях коэффициента концентрации К_с= 1,0 – 1,5 его превышение фонового значения следует считать естественной вариацией распределения данного химического элемента в изучаемом природном компоненте. Данные показатели широко используются при исследовании антропогенных ландшафтов [Экогеохимия …, 1995] и эколого-геохимической оценки депонирующих сред: почвы, донных отложений, объектов животного и растительного мира, пыли, накопленной снегом.

Оценка загрязнения атмосферы химическими элементами в зимний период времени проводится на основе анализа пыли накопленной снегом. При анализе твердых атмосферных выпадений помимо коэффициентов концентрации металлов и суммарного показателя загрязнения, рассчитывается суммарное выпадение твердого вещества – пылевая нагрузка(Р_n). Расчет пылевой нагрузки производился по формуле:

P_n=P/ (S· t),

где P – вес твердого вещества, содержащегося в снеговой пробе, кг;

S– площадь отбора снежной пробы, км²;

t– время, прошедшее с момента установления устойчивого снежного покрова, сут.

При эколого-геохимическом анализе изучаемой территории важно знать не только суммарную пылевую нагрузку, но и массу того или иного химического элемента выпавшего с пылью. Для этого определяется общая техногенная нагрузка элемента(Р_i) по формуле:

Р_i =P_n· С_i,

где P_n– суммарная пылевая нагрузка, кг/км²в сут.;

С_i – концентрацияi-того элемента в снеговой пыли, мг/кг.

Аналогично коэффициенту концентрации, для снеговой пыли рассчитывается коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента(К_р) по формуле:

К_р= Р_i / Р_ф,

где Р_{ф –} фоновая нагрузка исследуемого элемента, мг/км²в сут.

Фоновая пылевая нагрузка определялась по формуле:

Р_ф= С_ф· Р_nф,

где С_ф– фоновая концентрация исследуемого элемента в пыли, мг/кг;

Р_nф– фоновая пылевая нагрузка, кг/км²в сут.

Обобщающим показателем учитывающим, как концентрацию химических элементов в выпавшей пыли, так и массу этих выпадений, является суммарный показатель нагрузкиZ_p[Методические рекомендации …, 1990], который рассчитывается по формуле:

Z_p=ΣК_р(n1).

По величине суммарного показателя загрязнения почв и снега, пылевой нагрузке и суммарному показателю нагрузки выделяются территории с разными уровнями загрязнения (табл.10).

1. Таблица 10 - Уровни загрязнения почв и снежного покрова металлами [Методические рекомендации …, 1990]

Уровень загрязнения	Суммарный показатель загрязнения почв	Суммарный показатель загрязнения снежного покрова	Выпадение пыли, кг/км2в сутки	Суммарный показатель нагрузки,
Низкий	8 – 16	32 – 64	100 – 250	1000
Средний	16 – 32	64 – 128	250 – 450	1000 – 5000
Высокий	32 –1 28	128 – 256	450 – 850	5000 – 10000
Очень высокий	Более 128	Более 256	Более 850	Белее 10000

Геохимическими и гигиеническими исследованиями установлена зависимость между показателями здоровья населения и уровнем загрязнения почв территории, на которой оно проживает (табл. 11).

Задание 12. Эколого-геохимическая оценка почвенного покрова

1. По данным, приведенным в таблице 12, рассчитать коэффициенты концентрации химических элементов в почвах на разных участках г. Саранска.

2. Для каждого из приведенных участков, выписать химические элементы, принимающие участие в загрязнении ландшафтов, при условии, что ано-мальным содержанием характеризуются химические элементы, концентрация которых в 1,5 и более раз превышает фоновые значения (С_а ≥ 1,5 С_ф).

3. Указать, какие химические элементы и какого класса опасности принимают наибольшее участие в загрязнении почвенного покрова г. Саранска.

4. Рассчитать суммарный показатель загрязнения почв.

5. Определить уровень загрязнения и дать ориентировочную оценку здоровья населения проживающего на данной территории (табл.11).

Таблица 11 - Ориентировочная оценочна шкала опасности загрязнения почв по

суммарному показателю [Методические указания …, 1987]

Уровень загрязнения	Категория загрязнения	Величина суммарного показателя загрязнения почв (Zc)	Изменения показателей здоровья населения в очагах загрязнения
Низкий	Допустимая	Менее 16	Наиболее низкий уровень заболеваемости детей и минимальная частота встречаемости функциональных отклонений
Средний	Умеренно опасная	16 – 32	Увеличение общей заболеваемости
Высокий	Опасная	32 – 128	Увеличение общей заболеваемости, числа часто болеющих детей, детей с хроническими заболеваниями, нарушениями функционального состояния сердечно-сосудистой системы
Очень высокий	Чрезвычайно опасная	Более 128	Увеличение заболеваемости детского населения, нарушение репродуктивной функции женщин (увеличение числа случаев токсикоза беременности, числа преждевременных родов, мертворождаемости, гипотрофий новорожденных)

Задание 13. Эколого-геохимическая оценка загрязнения снежного покрова г. Саранска

1. По данным, приведенным в таблице 13, рассчитать коэффициенты концентрации химических элементов в пыли, накопленной снегом на разных участках г. Саранска.

2. Для каждого из приведенных участков, выписать химические элементы, принимающие участие в загрязнении ландшафтов, если С_а ≥ 1,5 С_ф..

3. К какому классу опасности относятся металлы, принимающие участие в загрязнении снежного покрова?

4. Рассчитать суммарный показатель загрязнения снега и указать его уровень загрязнения.

Задание 14. Анализ техногенной нагрузки на территории Саранска

1. По данным, приведенным в таблицах 10 и 13 определить уровень пылевой нагрузки на территории г. Саранска.

2. Рассчитать техногенную нагрузку отдельных химических элементов для одного из районов города.

3. Определить коэффициент относительного увеличения общей нагрузки элемента.

4. Рассчитать суммарный показатель нагрузки и определить уровень загрязнения по данному показателю.

Таблица 12 - Среднее содержание химических элементов на фоновом участке и

в почвах г. Саранска, мг/кг

Химический элемент	Фоновые значения	Магазин «Северный»*	ТЭЦ-2	Мост через р. Инсар	Химмаш (церковь)	Перекресток ул.иц Советская и Рабочая	Ламповый завод	Магазин «Чайка»	Перекресток. улиц А. Невского и Осипенко
Mn	767	698	791	571	779	711	937	1100	670
Ni	52	52	52	75	43	39	53	51	46
Co	14	17	22	10	11	12	13	15	15
Ti	5583	4222	4000	2714	3000	4111	4000	4000	3800
V	113	77	100	53	67	100	99	91	72
Сr	128	167	209	171	146	217	162	193	232
Mo	1,2	1,8	2,0	0,9	1,1	1,1	1,2	1,6	3,0
Zr	260	83	237	50	69	73	134	109	89
Nb	13	10	16	5,0	5,0	6,3	7,7	7,0	10
Cu	37	123	55	50	146	147	59	135	282
Pb	17	85	59	151	159	112	70	89	287
Zn	49	127	85	150	204	81	75	120	151
Sn	1,8	2,9	2,8	3,4	3,4	6,0	4,1	4,0	5,3
Ga	14	14	21	15	14	16	19	17	13
Be	0,9	0,88	1,3	0,80	0,71	1,2	1,0	1,1	0,80
Sc	17	8,5	15	8,0	9,1	13	13	16	6,5
Y	23	16	21	8,7	11	13	18	13	10
Yb	1,8	2,0	2,6	1,3	1,7	1,7	2,2	2,1	1,2
Li	37	37	37	30	37	35	32	30	30
Sr	169	151	158	336	214	137	163	143	128
Ba	508	375	480	325	442	356	709	517	433

Почвенный покров характеризует длительный этап техногенного воздействия. Пыль, накопленная снегом, отражает существующую антропогенную нагрузку. Их сопряженный анализ позволяет провести районирование изучаемой территории по динамическим особенностям ее загрязнения (Методические рекомендации …, 1990). Участки с аномально высокими значениями химических элементов в почве и снежном покрове относятся к зоне устойчивого загрязнения. Территории с повышенным содержанием микроэлементов в почве и низкими их концентрациями в снежном покрове указывают на реликтовый характер загрязнения. Современное (прогрессирующее) загрязнение фиксируется на площадях с высоким содержанием химических элементов в снеговой пыли и низкими их значениями в почвах. Низкие значения элементов, как в почве, так и в пыли, накопленной снегом, указывают на отсутствие антропогенного воздействия на данной территории.

Задание 15. Анализ динамики загрязнения ландшафтов г. Саранска

1. Провести анализ изучаемой территории г. Саранска по динамическим особенностям загрязнения отдельными химическими элементами.

2. Дать прогноз загрязнения ландшафтов г. Саранска по величине суммарного показателя загрязнения.

Таблица 13 -Среднее содержание химических элементов в пыли накопленной снегом на фоновом участке и территории г. Саранска, мг/кг

Химический элемент	Фоновый участок	Магазин «Северный»	ТЭЦ-2	Мост, через р. Инсар	Химмаш (церковь)	Перекресток улиц Советская и Рабочая	Электро-ламповый завод	Магазин «Чайка»	Перекресток улиц Невского и Осипенко
Mn	240	600	1025	860	1000	480	1000	771	680
Ni	40	62	206	122	170	48	228	81	35
Co	10	8,7	15	11	16	6,2	9,8	15	7,1
Ti	4000	3875	6750	5400	6200	4000	6600	5357	3800
V	60	141	238	146	310	112	138	91	59
Сr	65	138	300	200	560	180	990	207	151
Mo	1,5	9,1	4,0	2,4	3,6	0,8	1,3	5,0	8,0
Zr	160	266	275	340	400	256	460	250	255
Nb	20	8,0	12	12	15	8,0	8,5	9,2	8,0
Cu	60	488	110	440	520	102	620	536	41
Pb	29	175	127	117	253	110	392	140	97
Ag	0,14	0,37	0,66	0,30	2,56	0,54	0,63	0,78	0,22
Zn	136	124	71	82	316	160	166	150	54
Sn	5,6	20	14	11,6	19	9,6	18	16	5,4
Ga	10	12	19	10,2	17	8,6	12	16	11
Be	3,8	1,3	1,8	1,3	1,3	0,6	1,2	2,0	0,6
Sc	9,5	10	1,3	22	17	10	12	13	6,0
Y	12	16	22	17	16	11	22	18	7,7
Yb	1,0	1,2	1,3	1,6	2,7	1,2	1,8	1,3	0,45
Sr	204	105	201	112	416	116	156	217	167
Ba	225	1088	625	720	1020	580	5200	333	238
W	1,3	10	10	-	-	-	-	50	-
Пылевая нагрузка, кг/км2в сутки	6,0	22,6	22,8	14,5	32,6	9,8	21,2	22,1	14,0