Эколого-геохимический анализ территории г. Хабаровск по данным изучения листьев тополя (Хабаровский край)

Работа направлена на изучение элементного состава листьев тополя, как биогеохимического индикатора состояния окружающей среды крупных городов. Исследование проведено на примере г. Хабаровск.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 12
1 ЛИСТЬЯ ТОПОЛЯ КАК БИОГЕОХИМИЧЕСКИЙ ИНДИКАТОР
ТЕХНОГЕНЕЗА (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР) ………………………………………………. 16
2 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ И ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ
СТРУКТУРА Г. ХАБАРОВСКА ………………………………………………………………….. 24
2.1 Физико-географическая характеристика территории ……………………………. 24
2.1.1 Географическое положение ……………………………………………………………. 24
2.1.2 Геологическое строение …………………………………………………………………. 24
2.1.3 Рельеф …………………………………………………………………………………………… 26
2.1.4 Климат …………………………………………………………………………………………… 27
2.1.5 Поверхностные и подземные воды …………………………………………………. 28
2.1.6 Почвенный покров …………………………………………………………………………. 31
2.1.7 Растительный покров……………………………………………………………………… 31
2.2 Административно-территориальное деление и функциональная структура
города ………………………………………………………………………………………………………. 32
2.3 Промышленная инфраструктура и крупные предприятия г. Хабаровска.. 33
3 ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА И ИЗУЧЕННОСТЬ
ТЕРРИТОРИИ Г. ХАБАРОВСКА ………………………………………………………………… 37
3.1 Состояние атмосферного воздуха ………………………………………………………… 37
3.2 Состояние поверхностных и подземных вод ………………………………………… 39
3.3 Состояние почвенно-растительного покрова………………………………………… 42
3.4 Влияние золошлаковых отвалов на окружающую среду ………………………. 44
3.5 Экологически обусловленная заболеваемость населения ……………………… 46
4 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ …………………………………………………………………… 47
4.1 Отбор и подготовка проб листьев тополя …………………………………………….. 47
4.2 Аналитическое обеспечение исследований ………………………………………….. 50
4.2.1 Инструментальный нейтронно-активационный анализ …………………… 50
4.2.2 Атомно-абсорбционный анализ ртути …………………………………………….. 53
4.2.3 Электронно-микроскопические исследования ………………………………… 53
4.2.4 Рентгеноспектральный микроанализ ………………………………………………. 55
4.3 Методика обработки аналитической информации ………………………………… 55
4.3.1 Статистические методы обработки данных …………………………………….. 55
4.3.2 Методика эколого-геохимической оценки территории ……………………. 56
5 СОДЕРЖАНИЕ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЛИСТЬЯХ ТОПОЛЯ
БАЛЬЗАМИЧЕСКОГО НА ТЕРРИТОРИИ Г. ХАБАРОВСКА ……………………… 58
5.1 Общая биогеохимическая характеристика территории …………………………. 58
5.2 Биогеохимические ореолы ртути …………………………………………………………. 73
6 ЭКОЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКОЕ ЗОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ
Г. ХАБАРОВСКА ПО ДАННЫМ ИЗУЧЕНИЯ ЛИСТЬЕВ ТОПОЛЯ ……………. 75
6.1 Расчет аддитивных показателей …………………………………………………………… 75
6.2 Расчет коэффициента биогеохимической трансформации ……………………. 77
7 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………….. 80
8 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………. 110
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА ……………………………………………………… 113
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ……………………………………… 114
Приложение А …………………………………………………………………………………………… 124

Листья тополя можно использовать как эффективный биоиндикатор в
городах с разнообразным и многокомпонентным техногенным воздействием.
Их анализ позволяет выявить особенности пространственного распределения
элементов, выявить элементы-загрязнители.
Листья тополя являются очень удобным объектом для исследований и
проведения биогеохимической съемки на городских территориях. Он
позволяет проводить пробоотбор по относительно равномерной сети в
различных масштабах съемки.
Город Хабаровск – административный центр Хабаровского края и
Дальневосточного федерального округа (ДФО), крупный транспортно-
логистический и промышленный центр Дальнего Востока.
Источниками техногенного загрязнения на территории г. Хабаровска
являются две крупные теплоэлектростанции, ряд предприятий химической и
нефтяной промышленности, судостроительный завод и около 10 других
крупных предприятий. Ежегодно промышленные предприятия города
выбрасывают в атмосферу ~ 120 тыс. т вредных веществ, транспортом – около
90 тыс. т.
Кроме того, в городе создаются особые условия для рассеивания
загрязняющих веществ в атмосфере в следствие неблагоприятных
климатических условий (высокой повторяемости: ветров со скоростью 0-1 м/с,
штилей, застоев воздуха, приземных и приподнятых инверсий температуры),
что создает высокий уровень загрязнения (в 2015 г. ИЗА = 13,4) атмосферного
воздуха в г. Хабаровск.
Биогеохимическая оценка территории г. Хабаровска элементного
состава листьев тополя включала опробование 38 проб листьев тополя
бальзамического (Populus balsamifera L.), лабораторно-аналитические
исследования (инструментальный нейтронно-активационный анализ, атомно-
абсорбционный анализ ртути и электронно-микроскопические исследования)
и обработку информации.
Описательный статистический анализ валового содержания
химических элементов свидетельствует о том, что распределение содержания
элементов на территории города неравномерное, находятся участки с
аномальным их содержанием, в первую очередь, Ta, Cr, Sb, Tb.
Ранжирование коэффициентов концентраций, показало, что в листьях
тополя в большей степени накапливаются редкоземельные элементы, также
выделяются элементы: Cs, Rb, Bs, Th, Zn.
В каждом виде статистического анализа выделяется группа
редкоземельных элементов и группа As, Hf, Sc, Na, что говорит о
характеристической особенности г. Хабаровска. На основе этого были
построены карты-схемы пространственного распределения этих элементов.
Распределение элементов идентично друг с другом, соответственно у
них одинаковый генезис. Выявлены два контрастных биогеохимических
ореола рассеяния в северном и южном районах города Высокие концентрации
элементов с большой долей вероятности имеют техногенное происхождение,
т.к. территории с повышенными содержаниями находятся в зоне влияния
ТЭЦ-1, ТЭЦ-3, согласуется с летней розой ветров. Кроме того, в пределах
Хабаровска в золоотвалах хранится более 16 млн. тонн золы, они подвержены
выветриванию и осушению и при скорости ветра 3 м/сек. и более начинают
пылить.
По данным электронной микроскопии на поверхности листьев тополя
установлено значительное количество микроминеральных фаз РЗЭ, по своей
морфологии они схожи с техногенными частицами золы уноса.
Накопление и распределение редкоземельных элементов в листьях
тополя обусловлено влиянием преобладающего северо-восточного переноса
воздушных масс со стороны золоотвалов теплоэлектростанций.
Также был установлен уровень содержания и характер распределения
ртути на территории г. Хабаровска. Содержание ртути не превышает среднее
содержание в городах Сибири и Дальнего Востока. Предполагаемыми
локальными источниками эмиссии ртути являются: аэродром,
железнодорожная дорога, ТЭЦ-1.
Карты пространственного распределения аддитивного показателя и
коэффициента биогеохимической трансформации существенно отличаются,
ореолы повышенных значений этих показателей находятся в разных точках
опробования. Связано это с тем, что коэффициент рассеяния (составляющая
коэффициента биогеохимической трансформации) выше, чем коэффициент
концентрации, т.е деконцентрация элементов в листьях тополя выше, чем
концентрация.
Проведённый расчёт стоимости работ по оценке экологического
состояния территории г. Хабаровска по элементному составу листьев тополя
бальзамического составил 666034,04 рубля с учетом НДС.
Вредные факторы, возникающие при выполнении камеральных работ,
могут быть обусловлены недостаточной освещенностью рабочей зоны,
превышением уровнем электромагнитных излучений и монотонным режимом
работы, а также потенциальной пожарной опасностью и воздействием
электрического тока.
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ СТУДЕНТА

1. Ткачева А.В. Эколого-геохимическая характеристика территории г. Чита по
данным анализа элементного состава листьев тополя / А.В. Ткачева науч. рук.,
Д. В. Юсупов // Экология России и сопредельных территорий. – Новосибирск:
2018 – С. 84.

2. Ткачева А.В., Дорохова Л.А. Биогеохимические ореолы тория и урана на
территории г. Хабаровск / А.В. Ткачева, Л.А. Дорохова, науч. рук. Д. В.
Юсупов // Всероссийская молодежная геологическая конференция памяти В.
А. Глебовицкого. – Санкт-Петербург: Изд-во ВВМ, 2020 – С. 239-241.

3. Ткачева А.В. Влияние объектов теплоэнергетики на распределение
редкоземельных элементов в листьях тополя на территории г. Хабаровск / А.В.
Ткачева науч. рук., Д. В. Юсупов // Проблемы геологии и освоения недр: труды
XXIII Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов
и молодых ученых. – Томск: Изд-во ТПУ, 2019. – Т. 1. – С. 640-641.

4. Ткачева А.В. Эколого-геохимическое районирование территории г.
Хабаровска по данным элементного анализа листьев тополя / А.В. Ткачева
науч. рук., Д. В. Юсупов // Проблемы геологии и освоения недр: труды XXIV
Международного симпозиума имени академика М. А. Усова студентов и
молодых ученых. – [принято к публикации].