1.2. Эколого-геохимические исследования на территории Республики Калмыкия в 2007 году.

1.2.1. Общая схема исследований.

Целью исследований на территории Республики Калмыкии, проведенных Научно-производственным предприятием «Экологическая лаборатория» (лицензия прилагается), была всесторонняя эколого-геохимическая оценка современного состояния окружающей среды и прогноз негативных изменений, которые могут быть вызваны хозяйственной деятельностью. В соответствии с этим, при подготовке к проведению работ был определен комплекс методических подходов и набор стандартных методик, применяемых при оценке экологической обстановки на урбанизированной территории и в природных ландшафтах. Методологическая и методическая основа таких исследований разработана учеными Московского госуниверситета (Касимов Н.С. и др. «Экогеохимия городских ландшафтов», 1995), ИМГРЭ («Геохимия окружающей среды», 1990), дополнена и опробована при создании «Эколого-геохимических атласов» крупнейших городов юга и средней полосы России (Приваленко В.В. «Геохимическая оценка экологической ситуации в г.Ростове-на-Дону», 1993; Приваленко В.В., Домбровский Ю.А., Остроухова В.М. и др. «Эколого-геохимические исследования городов Нижнего Дона», 1994; «Эколого-энергетический атлас Ростовской области», 1997; Приваленко В.В., Безуглова О.С. «Экология города Ростова-на-Дону», 2003, и др.). Набор методик при изучении экологической ситуации был в известной мере традиционен – эколого-геохимические исследования атмосферы, поверхностных вод, верхней части педосферы и грунтовых вод. Такой подход позволяет не только оценить экологическую обстановку, но и за счет унификации методик сопоставлять результаты исследований в разных городах или республиках России.

Климатические, геоморфологические, геологические, ландшафтные и техногенные особенности обследуемой территории учитывались при выборе масштаба исследований, при расположении точек наблюдений, при интерпретации полученных данных.

Ю.Е.Саетом и его учениками в Институте минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов разработана схема проведения исследований окружающей среды (1990), которую, с изменениями и дополнениями применительно к условиям Калмыкии, В.В.Приваленко использовал для решения практических задач на территории республики (1990, 1993, 1997, 2000, 2003).

Основой эколого-геохимических исследований является картографирование распределения тяжелых металлов и некоторых других ингредиентов в почве, снежном покрове, донных отложениях, растительности, т.е. в природных средах, концентрирующих (депонирующих) загрязнения. По состоянию депонирующих сред можно судить об уровне загрязнения наиболее динамичных природных сред - воздуха и воды, одновременно являющихся главными жизнеобеспечивающими средами (Сает, 1990).

Необходимо отметить, что тяжелые металлы, которые при современной лабораторной технике легко выявляются в объектах окружающей среды, имеют значение не только как загрязняющие вещества, но и как индикаторы других видов загрязнения среды, требующих более трудоемких исследований. В частности, распределение металлов во многих случаях отражает структуру загрязнения окружающей среды соединениями серы, оксидами азота, синтетическими органическими соединениями.

Опыт картирования депонирующих сред показал, что во всех случаях источники загрязнения сопровождаются аномалиями в природных средах. Центры этих аномалий и, что важнее, центры наиболее интенсивных воздействий на живые организмы пространственно приурочены к источникам, создавая вокруг них ореол или поток того или иного размера. Именно в пределах этих центров наблюдаются наиболее опасные уровни загрязнения воды и воздуха. Экспрессное геохимическое картирование без длительных стационарных наблюдений позволяет выявить и ранжировать источники загрязнения и зоны их воздействия и наметить территории, требующие оценки с позиций гигиенической и экологической опасности (Сает,1990; Приваленко, 1993, 1997, 2003; Касимов, 1996, «Методические рекомендации...», 1982, 1984, 1986).

Выявленные геохимические и биогеохимические корреляционные связи распределения химических элементов в окружающей среде являются эмпирическими статистическими моделями, позволяющими составлять карты, дифференцирующие обследуемую территорию по уровню загрязнения и дающие возможность проводить экологическую и гигиеническую оценку техногенных геохимических аномалий.

Для объективной оценки степени загрязнения природных сред необходимо иметь точку отсчета, за которую можно принять фоновое содержание химических элементов. Для почв, кроме того, необходимо соответствие ландшафтно-геохимических условий изучаемой территории и фонового участка.

Условный фон для почвенного покрова определялся на участках сохранившихся природных ландшафтов в удалении от основных источников загрязнения на 20-30 км, подобранных по принципу сходства основных ландшафтообразующих параметров (рельеф, геологическое строение территории, почвенный покров, уровень залегания грунтовых вод, строение и мощность зоны аэрации, класс ионов водной миграции, климатические особенности и т.д.).

1.2.2. Геохимическое картирование ореолов загрязнения окружающей среды

Снежный покров обладает рядом свойств, делающих его удобным индикатором загрязнения окружающей природной среды. Так, при выпадении снега, в результате процессов сухого и влажного вымывания, концентрации загрязняющих веществ в нем оказываются обычно на 2-3 порядка выше, чем в атмосферном воздухе. Отбор проб снега не требует сложного оборудования. Снежный покров может использоваться как естественный планшет-накопитель для характеристики сухих и влажных выпадений в холодный период. И, наконец, снежный покров является эффективным индикатором процессов закисления природных сред.

При отборе снеговых проб фиксируется время от начала снегостава, чтобы оценить ежесуточную нагрузку изучаемых загрязнителей. Проба отбирается с 1 м² из шурфов, вскрывающих всю мощность снегового покрова, в полиэтиленовый кулек, в котором производится оттаивание снега (при комнатной температуре). Твердая нерастворимая фракция выделяется путем фильтрования (фильтр - «синяя» лента), просушивается и взвешивается. Масса пыли в снеговой пробе служит основой для определения пылевой нагрузки (Рп) - в мг/м² в сутки или кг/км² в сутки. Расчет ведется по формуле: Pn = M/ St, где М - масса пыли в пробе (мг); S - площадь шурфа (м²); t - время от начала снегостава (сутки).

Высушенная пыль озоляется в муфельной печи при температуре 450 –500°С для удаления органических примесей и отправляется на спектральный анализ. Снеговая вода, полученная при оттаивании, после фильтрования подвергается полному химическому анализу с определением растворимых форм металлов.

В южных городах при отсутствии устойчивого снежного покрова В.В.Приваленко в качестве планшета предложено применять кюветы с дистиллированной водой. Эта оригинальная методика уже прошла апробацию не только в 16 городах Ростовской области, но и в Астраханской и Саратовской области, в Сочи, на Красной поляне, в Новороссийске, Приморско-Ахтарске, Курске, Железногорске, Чебоксарах, Черкесске и Майкопе. На выбранных площадках наблюдений - на открытых балконах, крышах не выше 2 -3 этажа или во дворах расставляются полиэтиленовые кюветы глубиной 20 см, до половины заполненные дистиллированной водой. В период наблюдений вода испаряется, поэтому в кювету подливаются все новые порции дистиллята для поддержания водной поверхности на одном и том же уровне. При выпадении дождя первые полчаса атмосферные выпадения собираются в кювету, при длительном дожде, во избежание переполнения кюветы водой, наблюдатель уносит ее в защищенное место. Через 20-30 дней вода из кюветы (вместе с растворенными соединениями и осевшей пылью) сливается в тщательно вымытые стеклянные бутылки и отправляется на химический и спектральный анализы по схеме, аналогичной с обработкой и анализом снеговой воды. Наблюдения по этой методике на территории Калмыкии проводились весной 2007 года.

При литохимических исследованиях опробованию подвергается самый верхний почвенный горизонт (0,0-0,1м), где наблюдается максимальная интенсивность геохимических процессов. Пробы отбирались методом «конверта»: на каждой точке с площади около 10 м² исследователи брали по 5 проб почвы (четыре по углам, одну в центре) весом 200г, тщательно перемешивали сборную пробу, квартовали ее, и четвертую часть сборной пробы отправляли на спектральный и другие анализы.

Химические элементы в водных потоках мигрируют в виде растворимой формы и взвешенной, представляющей собой механически перемещаемую дисперсную фазу, непостоянную по составу и объему. Для дисперсионной среды концентрация загрязняющих веществ регулируется процессами разбавления, а также сорбционного химического взаимодействия. Для дисперсной фазы концентрация связанных с ней загрязняющих веществ обусловлена содержанием этих веществ в самой фазе, количеством фазы и скоростью ее седиментации, связанной с размерностью частиц и скоростью потока («Методические рекомендации...», 1984).

На пунктах комплексных наблюдений отбирались пробы воды из Чограйского водохранилища, оз. Ханата, Сарпа, Яшкуль, Маныч-Гудило, из каналов и временных водотоков, из прудов в балках, из колодцев и скважин, из водопровода г.Элиста. В этой же точке отбирались пробы донных отложений. Отобранные гидрохимические пробы - по 6 бутылок в одной пробе - консервировались по стандартным методикам и отправлялись в Региональный лабораторный Центр ОАО «Южгеология».

1.2.3. Химико-аналитическая база исследований.

Разнородный по фактуре материал геохимических проб требует постановки сложной системы предварительной обработки и лабораторных анализов. Основные требования к результатам аналитических исследований определяются необходимостью экспрессного получения данных по максимально широкому комплексу химических элементов - потенциальных загрязнителей окружающей среды, и оценки количественных отношений между элементами с целью выявления приоритетных загрязняющих веществ. В наибольшей степени на стадии геохимического картирования этим требованиям соответствует экспрессный приближенно-количественный и количественный спектральный анализ на дифракционном спектрографе типа ДФС-13 или на «Спектроскане».

Химические и спектральные анализы отобранных геохимических проб были произведены в Региональном лабораторном центре ОАО «Южгеология». Аттестат аккредитации РЛЦ №RU.0001.511374 выдан Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии 17 февраля 2006 года (см. Приложение). Сведения о методах и средствах измерений и метрологических параметрах результатов измерений приведены в табл. 1.2.3.1.

Табл. 1.2.3.1.