«РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА МАЛЫХ НАСЕЛЁННЫХ ПУНКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ПОС. ОКТЯБРЬСКИЙ, ДЕРГАЧЁВСКИЙ РАЙОН САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)»
материал по экологии по теме

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО»

Геологический факультет

Кафедра геоэкологии

«РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗУЧЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ И ХИМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЧВЕННОГО ПОКРОВА МАЛЫХ НАСЕЛЁННЫХ ПУНКТОВ (НА ПРИМЕРЕ ПОС. ОКТЯБРЬСКИЙ, ДЕРГАЧЁВСКИЙ РАЙОН САРАТОВСКОЙ ОБЛАСТИ)»

ДИПЛОМНАЯ РАБОТА

Выполнил: студент 5 курса геологического факультета

Утиулиев Алибек Карагаевич

Научный руководитель:

кандидат геолого-минералогических наук,                               Ерёмин В.Н.

профессор

Рецензент:

доктор геолого-минералогических наук,

профессор                                                                                    Миних М.Г.

Заведующий кафедрой:

кандидат геолого-минералогических наук,

профессор                                                                               Ерёмин В.Н.

Саратов – 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность. Антропогенное воздействие человека на окружающую среду несёт за собой весьма опасные последствия. Человеческая деятельность наносит ущерб различным компонентам окружающей среды и в большей мере депонирующим средам, таким как почвенный покров и донные отложения. Наибольшее воздействие на эти среды наблюдается в пределах городов и на территории крупных промышленных комплексов. Изучению почвенного покрова на территории крупных городов уделяется огромное внимание в современной литературе, менее изучены в этом направлении процессы начальной стадий трансформации депонирующих сред в пределах малых населённых пунктов.

Наше дипломное исследование посвящено именно изучению процессов трансформации почвенного покрова на территории небольшого населённого пункта, которым является посёлок Октябрьский Дергачёвского района Саратовской области, по данным результатов изучения физических и химических параметров почвенного покрова.

Целью  дипломной работы является изучение состояния почвенного покрова  посёлка Октябрьский Дергачёвского района Саратовской области. Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:

-сбор материала о природных условиях и геологическом строении исследуемого участка;

-отбор проб почвы, и последующее определение в них гранулометрического состава, концентрации цинка и магнитной восприимчивости;

-анализ полученных лабораторных исследований, построение таблиц и графиков взаимосвязи;

-оценка степени трансформации почвенного покрова на исследуемом участке.

Практическая значимость. Проведённые нами работы для написания данного диплома имеют практическую значимость. Полученные данные можно использовать для более детального и глубокого изучения почвы посёлка, они могут быть основой для изучения техногенной нагрузки на исследуемой территории, расширят представление об источниках загрязнения почв цинком. Так же они могут быть использованы в системе экологического мониторинга. Изучение взаимосвязи магнитной восприимчивости с тяжёлыми металлами позволит найти альтернативный способ определения концентрации опасного элемента в почвенном покрове.

Научная новизна. Предлагаемый нами метод исследований уже неоднократно применялся в крупных городах страны [1]. Однако на территории малых населённых пунктов подобная работа проводится впервые. Была установлена прямая связь между магнитной восприимчивостью почв и содержанием в них цинка.

Экспериментальные данные для написания дипломной работы получены за время прохождения производственных  практик в лаборатории геоэкологии СГУ в 2010-11 гг.

Автор выражает благодарность заведующему лабораторией геоэкологии СГУ, кандидату географических наук Решетникову М. В., инженеру лаборатории геоэкологии СГУ А.С. Шешнёву за помощь при составлении графических приложений,  научному руководителю, кандидату геолого-минералогических наук Ерёмину В.Н.

1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ И ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ.

 Географическое положение. Дергачевский район расположен в восточной левобережной  части Саратовской области. Площадь - 4,5 тыс. кв. км, самый большой по площади район в области. Протяженность района с севера на юг составляет 78 км, с запада на восток 72 км. На севере он граничит с Краснопартизанским районом, на востоке – с Озинским, на юге – с Казахстаном и Новоузенским районом, а на западе – с Ершовским. Его площадь составляет 449,96 тыс. га, в том числе сельхозугодий 428,1 га пашни.  Удаленность Дергачей от областного центра – 200 км.

Население - 28,8 тысячи человек, в т.ч. в Дергачах - 10,5 тысячи. На юго-востоке Дергачевского района расположен небольшой поселок Октябрьский – моя малая родина.  Именно в этом поселке я проводил свои исследования. Удаленность от Саратова составляет 300 км, от районного центра – Дергачи – 70 км.

 Климат. Климат Дергачевского района – континентальный, с жарким летом и холодной малоснежной зимой. Среднемесячная температура самого теплого месяца июля +24 С, но нередко столбик поднимается и до +37 С. Среднемесячная температура января(самого холодного месяца) -13 С, но нередко опускается до -33-35 С. Степные просторы способствуют свободному передвижению воздушных масс; преобладают западные ветры.

 Орография. Равнинность и четко выраженная ступенчатость рельефа нашего края является его характерной особенностью. Весь ход тектонического развития в палеозое и мезокайнозое способствовал тому, что здесь постоянно сохранялся равнинный рельеф морского или континентального происхождения и все наиболее значительные неровности этих равнин определялись крупными тектоническими структурами. Происходила постоянная смена равнин разного генезиса, причем последний этап в развитии территории характеризуется сменой аккумулятивных равнин денудационными.

Существенное влияние на формирование современного рельефа территории имели неотектонические (неоген-четвертичные) движения, проявившиеся дифференцированно. Окончательное отступание морских бассейнов в позднем палеогене далеко на юг уже указывает на проявление общего неотектонического поднятия территории.

Таким образом, в результате сложного взаимодействия эндогенных (внутренних) и экзогенных (внешних) факторов. протекавших на протяжении длительного геологического времени и особенно проявившихся в мезокайнозое на территории области сформировались основные наиболее крупные орографические районы с их индивидуальными особенностями: Сыртовая равнина Заволжья, Общий Сырт и Прикаспийская низменность.

 Рельеф района. Дергачевский район расположен на Сыртовой равнине Саратовского Заволжья, образованной морскими отложениями и покрытой неогеновыми и четвертичными  глинами и суглинками.

Средняя высота земной поверхности над уровнем моря около 100 м для сравнения: высота расположенных к востоку от дергачевской границы Чалыклинских Синих гор достигает 228 м.

Следуя вниз по течению Алтаты, мы встретим много плотин и образованных ими водохранилищ. Особенно большое водохранилище, образованное мощной водопереливной плотиной у с. Радуевка, имеет емкость 137 млн. м3 воды.

Впадает Алтата в р.Большой Узень у села Осинов Гай Ершовского района. Режим Алтаты и других речек района связан с весенним половодьем, питание смешанное (снеговое, подземное, дождевое).

Вода из бассейна р. Алтата, попав в Большой Узень, уходит в Казахстан и теряется в Камыш-Самарских горах. Такие реки, не имеющие стока в море, называются бессточными.

 Почвы. В Дергачевском  районе  развиты светло-каштановые почвы. По своему внешнему виду, составу и свойствам они напоминают темно-каштановые, но вместе с тем имеют отличительные особенности. Прежде всего, обращает на себя внимание различие в окраске верхних горизонтов вследствие неодинакового содержания гумуса.

Особенностью каштановых почв является мозаичность растительного покрова, причиной которой считают микрорельеф, обусловливающий различный характер увлажнения и солевого режима почв и, как следствие, пятнистость в распределении растительности.

Почвы в Дергачевском районе каштановые суглинистые и глинистые. В поймах рек, в балках, местами в лиманах, где во время половодья почва заливается водой, слой плодородной земли более мощный (1,5м), темноокрашенный, содержит много перегноя и очень плодородный.

Особенности объекта исследований дипломной работы не требуют подробного изложения стратиграфических, литологических, тектонических и гидрогеологических характеристик территории. Поэтому автор ограничился обзором строения четвертичных отложений, на которых развивается почвенный покров.

Четвертичные отложения (Q)

    Они имеют повсеместное распространение, выражены различными генетическими типами: морскими, лиманными, озерными, аллювиальными, водноледниковыми, элювиальными, делювиальными, пролювиальными и эоловыми отложениями. По возрасту их подразделяют на нижне-, средне- верхнечетвертичные и современные.

В Заволжье среднечетвертичные отложения образуют, кроме того, обширный покров — желто-бурые суглинки, составляющие верхний горизонт сыртовых отложений. Они являются эоловыми по происхождению и характеризуются тем, что содержат погребенные почвы, имеют плащеобразное залегание, образуют столбчатую .отдельность, обладают высокой пористостью и сложены преимущественно алевритистыми частицами 0.05—0.005 мм.

В южных районах Саратовского Заволжья, в долинах нижнего течения pp. Большой и Малый Узень развиты морские хвалынские отложения; они сложены глинами серыми темно-серыми, песчанистыми, слоистыми, с большим количеством различных органических остатков. Мощность нижнехвалынских отложений изменяется от 0 до 15—20 м.

2. Методика проведения исследований

2.1 Методика отбора почвенных образцов. Отбор и подготовка проб велись в соответствии с ГОСТ 17.4.4.02-84  (почвы).[4,5] Точки отбора проб размещались с учётом розы ветров, особенностей микрорельефа, плана размещения зданий и коммуникаций. В соответствии с требованиями ГОСТа опробованию подвергалась верхняя часть почвенного горизонта «А» до глубины 5 сантиметров, где обычно накапливается основная масса загрязнителей, выпадающих из атмосферы.

                Размеры пробных площадок варьировали от 2 - 3 до 10 квадратных метров. Отбор проб проводился методом конверта – одна проба в центре, четыре по углам площадки, также по 2-3 пробы вокруг вершин конверта. Вес объединённой пробы варьировал в пределах 0,5 килограмм.

                Сухие пробы перемешивались и очищались от обломков и корней растений в точке пробоотбора и после перемешивания проба квартовалась и помещалась в двойной полиэтиленовый пакет с сопроводительной этикеткой. Влажные пробы предварительно просушивались на воздухе и подвергались квартованию в лаборатории. Просеивание всех проб на сите 1×1 миллиметр проводилось в лаборатории. Для каждой пробы, отправленной на анализ, до конца работ сохранялся дубликат для страховки от непредвиденных обстоятельств или повторного анализа в случае необходимости.

2.2 Методика проведения петромагнитного картирования. Магнитное картирование городских почв для оценки их техногенного загрязнения базируется на достаточно очевидной физико-геологической предпосылке.[1] Аэрозольные выбросы транспорта,  металлообрабатывающих, металлургических, гальванических и ряда других производств, наряду с экологически опасными тяжелыми металлами, включают частицы чугуна, стали и никелевых сплавов, обладающих ферромагнитными свойствами. Попадая в  почвы, они увеличивают их магнитную восприимчивость (k), которая становится, таким образом,  косвенным индикатором техногенного загрязнения окружающей среды.  В геохимически техногеннонарушенных почвах сильно отклоняются от нормы и распределения петромагнитные характеристики почвенного профиля. Хаотичность в вертикальном распределении магнитной восприимчивости, свойственная в первую очередь индустриозёмам, возникает за счёт многочисленных магнитных частиц и обломков. Таким образом, намечаются два направления использования петромагнитных параметров в экологии. Первое – оценка степени урбанизации почв на конкретных участках. Второе – экспрессное выделение и предварительная оценка пространственного положения и конфигурации почвенных аномалий, обусловленных воздушными выбросами промышленных производств и транспорта.

Вторая задача решается с помощью коэффициента магнитности

Kм = kизм./ kфон,                        (1)

где         kизм.- магнитная восприимчивость исследуемых почв, ед. СИ;

kфон. - фоновая магнитная восприимчивость почв, ед. СИ.

Установлена прямая зависимость Kм почв на конкретных участках от их положения относительно источника загрязнения.[1] Максимальные значения Kм свойственны почвам промышленных зон, с удалением от них этот показатель снижается. Магнитометрические измерения на городской территории проводятся  маршрутным методом, пробы отбираются в разных ландшафтных и функциональных зонах, по их профилям. В качестве обобщенного значения магнитной восприимчивости принимаются ее среднеарифметическое значение в данной точке.

2.3 Методика обработки результатов. Результаты  петромагнитных измерений были занесены в таблицы и  обработаны статистически при помощи программы Excel. Полученные значения стали основой для построения различных диаграмм распределения магнитной восприимчивости в исследуемых почвах.[6]

2.4 Методика проведения гранулометрического анализа. Для анализа берется почвенный образец навеской 100 грамм, предварительно растолченный и растертый резиновой пробкой в ступке. В первую очередь производится отделение частиц менее 0,01 миллиметра. Для этого порода помещается в градировочный батарейный стакан, на котором метки сделаны на уровне 14 и 7 сантиметров. Помещенный в такой стакан образец заливается водой до отметки 14 сантиметров, тщательно взмучивается стеклянной палочкой с резиновым наконечником и отстаивается в течение 3-4 минут. За это время частицы более 0,01 миллиметра оседают и в верхней части столба (до 7 сантиметров) суспензии отстаиваются частицы менее 0,01 миллиметра, которые и сливаются через сифон в чашку. Операция повторяется несколько раз (3-4).

Отмачивание заканчивается в эмалированной миске, при этом почва слегка растирается резиновой пробкой, затем заливают водой до 2/3 миски и через каждые 100 секунд верхний слой суспензии осторожно, чтобы не затронуть осадка на дне чашки, сливают. Операция продолжается до полного исчезновения глинистых частиц, то есть до прозрачности суспензии в миске.

Отмытая от глинистых частиц почва, точнее её песчано-алевритистая часть, переносится в фарфоровую чашечку и высушивается. Затем просеивается через набор сит с отверстиями 1, 0,5, 0,25 и 0,1 миллиметров.

Все полученные фракции взвешиваются на технических весах до второго знака и помещаются в полиэтиленовые пакетики. На пакетах указывается точный адрес и номер образца. Содержание частиц менее 0,01 миллиметра определяется по разности между взятой навеской и весом полученных после отмачивания почвы. Было обработано 11 почвенных образцов.[9]

2.5 Методика обработки результатов гранулометрического анализа. Результаты исследования были занесены в таблицы и обработаны статистически при помощи программы Excel (расчет фракций в процентном соотношении).

Полученные значения стали основой для построения графиков дифференциальных и интегральных кривых гранулометрического состава для каждой из изучаемых 11 проб исследуемых почв, отобранных на участке.

Данные по гранулометрическому составу одного образца почвы представляют в виде интегральной и дифференциальной кривых распределения элементарных частиц по размерам.

Элементарные почвенные частицы (ЭПЧ) – обломки горных пород и минералов, а также аморфные соединения, все элементы которых находятся в химической взаимосвязи и не поддаются разрушению общепринятыми методами пептизации. В почве представлены частицы совсем тонкие – илистые, а также крупные – гравий (1-3 миллиметра) и каменистая часть почвы (более 3 миллиметров). Между этими частицами расположена область пылеватых и песчаных частиц.

Выделенные по размерам диапазоны (ил, гравий каменистая часть и др.) называют фракциями гранулометрических элементов, а относительное содержание выделенных фракций  - гранулометрическим составом почв.

Существуют разные западные классификационные подходы к выделению фракций (к примеру, классификация А.Аттерберга). Российскую классификацию частиц по фракциям разработал Н.А.Качинский. В ней иные границы фракций: <0,001 – ил, 0,001-0,005 – пыль мелкая, 0,005-0.01 – пыль средняя, 0,01-0,05 – пыль крупная, 0,05-0,25 – песок мелкий, 0,25-0,5 – песок средний, 0,5-1,0 – песок крупный, >1 мм – гравий. Частицы <0,01 мм объединены в более крупную фракцию физической глины, а частицы >0,01 мм – во фракцию физического песка.

Выделение фракций гранулометрических элементов позволило сравнивать, классифицировать и оценивать почвы по гранулометрическому составу на основе преобладания тех или иных фракций, в частности выделять «тяжелые» и «легкие» почвы по гранулометрии.

Интегральная (кумулятивная) кривая гранулометрического состава – кривая распределения содержания частиц диаметром меньше заданного, отложенного по оси абсцисс. При построении по оси ординат откладывают процентное содержание частиц <0,001, <0,005, <0,01, <0,05, <0,25, <1 мм. Имеет вид возрастающей кривой от значений процентного содержания ила (<0,001 мм) до величин, близких к 100 процентам.

Дифференциальная кривая – кривая распределения содержания различных фракций гранулометрических частиц. Представляется в виде диаграммы содержания фракций различного размера либо в виде плавной кривой, как правило, с одним или двумя максимумами.

Кумулятивная и  дифференциальная кривые несут различную информацию. «Плавность», постепенное увеличение и снижение кривизны кумулятивной кривой указывают на равномерность представления всех фракций, на наличие тонких илистых и пылеватых фракций. А вот дифференциальная кривая указывает на доминирующие фракции. Эти кривые используются для характеристики распределения частиц по размерам в каждом отдельном образце, для качественного сравнения образцов, изучения происходящих в гранулометрическом составе изменений и др.

Существуют и количественные параметры, характеризующие распределение частиц по их размерам, ведь гранулометрический состав представляет собой некоторую функцию распределения содержания частиц по размерам. Можно использовать некоторые количественные показатели распределения – так называемые непараметрические показатели. Введено понятие о диаметре частиц, содержание которых на кумулятивной кривой будет меньше заданного. Это подход, использующий разнопроцентные квантили для любых типов распределений.

Также можно использовать различные комбинации квантилей. На основании этого в данном отчете практически для всех проб был рассчитан коэффициент однообразия: Cu = d60 / d10, который характеризует крутизну наклона кумулятивной кривой: чем больше крутизна кривой, тем ближе по значению окажутся диаметры частиц, отвечающие содержаниям 30 и 60 %, и тем меньше будет данный коэффициент. Соответственно, чем выше величина, тем хуже отсортированность частиц по размерам (больше разнообразных частиц по диаметрам).

Существуют и другие коэффициенты на основе квантилей, к примеру, градационный  - Cg = d30 / (d60d10), и др.

Исследование гранулометрического состава почв заканчиваются тем, что необходимо дать название почвы по ее составу на основе полученных содержаний различных фракций. На данный момент приняты два основных принципа построения классификаций почв по гранулометрии:

- основанный на относительном содержании физической глины (частицы менее 0,01 миллиметра) с учетом содержания доминирующих фракций (классификация Н.А.Качинского);

- основанный на учете относительного содержания выделенных Аттербергом фракций физического песка, пыли и глины (Международная классификация и близкие к ней другие).

Отечественная основана на соотношении содержания физического песка и глины (двучленная), их сумма составляет 100 процентов. Н.А. Качинский выделил градации не просто по содержанию физической глины, но и с учетом типа почвообразования. Тем самым учел влияние состава глины на различие почв в их поведении как легких или тяжелых. [9]

2.6 Методика определения концентраций цинка в образцах и расчет коэффициента концентрации КС и коэффициента опасности КПДК. Определение цинка проводилось методом атомной абсорбции на спектрофотометре AAS-1N. Валовые формы извлекались путём химического разложения почв кипячением с HNO3 (1:1).

Аналитические данные обрабатывались на компьютере с использованием общепринятых параметров и формул.[13] В каждой пробе для всех элементов подсчитывались коэффициенты концентрации по формуле:

Кс = Сi/Сф,

В этом отношении Сi – составляет содержание элемента в пробе, а Сф – его фоновое значение.

В настоящей работе, помимо стандартного Кс от фонового уровня, было предусмотрено определение параметра КПДК (коэффициент опасности), рассчитанной по формуле:

КПДК = Сi/СПДК,

 где Сi – концентрации элемента в почве, а СПДК  – предельно допустимые концентрации (ПДК).[8,9,10]

3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

        3.1 Результаты отбора почвенных образцов. Согласно выше указанной методике на территории посёлка Октябрьский было отобрано 14 почвенных образцов схема отбора представлена на рисунке 1. Площадки опробования закладывались в основном на пересечении поселковых улиц (площадки опробования 2, 3, 4, 5, 8, 9, 12, 13 и 14), а площадка опробования 1 была заложена в пределах поселкового детского сада, 6 – поселковой больницы, 7 – строительного цеха, 10 – мастерской по ремонту автомобильного транспорта, 11 – школы.

Рисунок 1: Схема расположения площадок опробования почвенного покрова на территории посёлка Октябрьский (составлено в лаборатории геоэкологии СГУ).

3.2 Результаты определения гранулометрического состава. По результатам проведенного гранулометрического анализа были получены данные о процентном распределении элементарных почвенных частиц в исследуемых образцах, которые представлены в таблице 1.

Таблица 1

Процентное содержание элементарных почвенных частиц

в исследуемых образцах

Полученные результаты послужили основанием для определения типа почвы по классификации Н.А. Качинского и международной классификации, а также при построении интегральной и дифференциальной кривых распределения элементарных почвенных частиц. Ниже приводятся результаты определения типа почвы.

Точка наблюдения №1. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок тяжелый. По международной классификации почва является опесчаненной глиной, по упрощенной классификации – тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №2. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок легкий. По международной классификации почва является опесчаненным глинистым суглинком, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

Точка наблюдения №3. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок средний. По международной классификации почва является опесчаненной глиной, по упрощенной - тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №4. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как глина легкая. По международной классификации почва является глиной, по упрощенной – очень тонко дисперсной почвой.

Точка наблюдения №5. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок тяжелый.  По международной классификации почва является глиной, по упрощенной – тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №6. По классификации почв Н.А.Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как  суглинок средний. По международной классификации почва является опесчаненным глинистым суглинком, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

Точка наблюдения №7. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок легкий. По международной классификации почва является опесчаненным глинистым суглинком, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

Точка наблюдения №8. По классификации почв Н.А.Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как глина легкая.  По международной классификации почва является глиной, по упрощенной – очень тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №9. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок средний. По международной классификации почва является опесчаненной глиной, по упрощенной – тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №10. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как супесь. По международной классификации почва является опесчаненным суглинком, по упрощенной – грубодисперсной почвой.

Точка наблюдения №11. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок легкий. По международной классификации почва является опесчаненным глинистым суглинком, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

Точка наблюдения №12. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок легкий. По международной классификации почва является опесчаненным глинистым суглинком, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

Точка наблюдения №13. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок тяжелый. По международной классификации почва является опесчаненной глиной, по упрощенной – тонкодисперсной почвой.

Точка наблюдения №14. По классификации почв Н.А. Качинского по гранулометрическому составу почва данной пробы определяется как суглинок средний.  По международной классификации почва является опесчаненной глиной, по упрощенной – среднедисперсной почвой.

3.3 Результаты измерения магнитной восприимчивости. Результаты измерения магнитной восприимчивости приведены в таблице 2. Магнитная восприимчивость измерялась как у обобщенной пробы в целом, так и в навесках различных фракции после проведения гранулометрического состава.

Таблица 2

Значения магнитной восприимчивости в исследуемых образцах

Как видно из таблицы 2 наиболее магнитными оказались частицы размерностью 0,5-1 мм, их средняя магнитная восприимчивость для всей совокупности проб составила приблизительно 75×10-5 ед. СИ, затем идет группа частиц с размерностью 0,1-0,25 и 0,25-0,5 со средними значениями 59 и 56×10-5 ед. СИ. Наименьшей магнитной восприимчивостью обладают частицы размерностью менее 0,1 мм - 35×10-5 ед. СИ. Опираясь на полученные данные можно сделать вывод о том, что основные минералы почв обследуемой территории, являющиеся носителями магнитной информации, имеют песчанистую размерность.

Фоновое значение магнитной восприимчивости почв было установлено по результатам 20 замеров, на  площади расположенной в 2 км к востоку от посёлка и составило 40×10-5 ед. СИ. Соответственно коэффициент магнитности, являющийся отношением между средним значением магнитной восприимчивости в пробе и её фоновым значением изменяется на территории посёлка в пределах от 0,4 до 3,6, что указывает на незначительный принос магнитного материала на территории посёлка.

3.4 Результаты определения соединений цинка. Результаты испытаний на содержание тяжелых металлов в пробах, отобранных на территории поселка Октябрьский  и расчеты  коэффициента концентрации КС и определение параметра КПДК, сведены в таблицу 3. Фоновое содержание цинка 29,1 мг/кг. ПДК содержания цинка в почве составляет 58 мг/кг.[10]

В ходе исследований выяснилось, что на территории посёлка Октябрьский содержание цинка в почве не превышает предельно допустимой концентрации.

Таблица 3

Концентрация  валовых форм нахождения цинка и коэффициенты концентрации и опасности и почвах посёлка Октябрьский

Из таблицы 3 видно, что валовые формы нахождения соединений цинка определены во всех анализируемых пробах в концентрации от 39,6 до 50,9 мг/кг, что не превышает установленную предельно допустимую концентрацию. Превышение же над фоновой концентрацией не превышает более чем 2 – 3 раза, поэтому на данной территории отсутствуют участки с аномальными концентрациями соединений цинка, таким образом, по данному показателю исследуемый участок относится к категории не загрязненных.

Вместе с тем, обращает на себя внимание группа проб №3,5,7,10(рис.1), которые образуют локальную общность новоиспеченных параметров магнитной восприимчивости(84-143·10 -5 СИ), содержания цинка(50,2-50,9мг/кг) и коэффициентов опасности(0,86-0,87). Пробы приурочены к северо-западной территории поселка, где находятся строительный цех, мастерская ремонта автотехники и проходит оживленная автотрасса. Наиболее контрастно пробы выделяются по величинам магнитной восприимчивости фракции размерности 0,5-1 мм(110-200·10-5СИ).

Таким образом, можно сделать вывод о формировании локального «зародыша» магнитно-геохимической аномалии в промышленной зоне поселка. Возможными источниками поступления и депонирования почвами соединений цинка могут служить приземные выбросы предприятий и транспорта. Факт отражения аномалийности почв этого участка в повышении магнитности проб может свидетельствовать о влиянии выбросов от упомянутых источников на содержание в них соединений железа, а возможно и других парагенетически связанных тяжелых металлов.

При этом важно отметить, что незначительное превышение над фоновой концентрацией всё таки указывает на незначительную степень техногенной трансформации почвенного покрова посёлка Октябрьский, особенно в зоне влияния промышленных производств. На это указывает приуроченность повышенных концентраций цинка к таким участкам как строительный цех и территория мастерской по ремонту автомобильной техники.

3.5 Результаты сопоставления химических и физических параметров почвенного покрова на территории посёлка Октябрьский. В данной работе мы проанализировали также взаимосвязи между химическими (содержание цинка) и физическими (содержание физической глины, содержание физического песка и магнитная восприимчивость почв) параметрами почвенного покрова. Проводили мы это с целью установить генетические взаимосвязи между определяемыми параметрами.

Изучая взаимосвязи, между механическим составом исследуемых почв и концентрацией валовых форм соединений цинка был рассчитан коэффициент корреляции (r) в системах «содержание физической глины – концентрация цинка» и «содержание физического песка – концентрация цинка». В системе «содержание физической глины – концентрация цинка» r = -0,4, что указывает на обратную корреляционную связь между двумя параметрами, а паре «содержание физического песка – концентрация цинка» r = 0,36, что говорит о прямой корреляционной взаимосвязи между двумя показателями. Основываясь на этих показателях можно сделать вывод о том, что соединения цинка в обследуемых образцах приурочены к песчанистой фракции почв.

Рассматривая корреляционные взаимосвязи в системах «содержание физической глины – магнитная восприимчивость» и «содержание физического песка – магнитная восприимчивость» было установлено следующее. В паре «содержание физической глины – магнитная восприимчивость» - r = -0,48, что указывает на обратную корреляционную связь между двумя параметрами, а в паре «содержание физического песка – магнитная восприимчивость» - r = 0,45, что говорит о прямой корреляционной взаимосвязи между двумя показателями. Следовательно, можно предположить, что в почвах поселка Октябрьский магнитные минералы имеют песчанистую размерность, это еще раз подтверждает наши слова сказанные выше.

Корреляционный анализ между значениями магнитной восприимчивости и концентрацией соединений цинка показал, что между этими параметрами существует прямая значимая корреляционная связь r = 0,8. Это, в совокупности с их общей приуроченностью к песчанистой фракции почв, указывает на общий парагенезис этих параметров. Важно отметить, что столь высокий уровень корреляционной связи между магнитной восприимчивостью и концентрацией цинка отмечается многими исследователями, в том числе и нами, для различных территорий (Гладышева, 2007; Решетников, 2009, 2011; Чащин,2010).

Рисунок 2: Зависимость содержания цинка от значений магнитной восприимчивости в почвах посёлка Октябрьский.

Полученные факты позволяют в очередной раз утверждать, что измерение магнитной восприимчивости почв можно использовать при оценке загрязненности почвы для выявления зон потенциального накопления разнообразных тяжёлых металлов в частности цинка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного дипломного исследования были получены данные о гранулометрическом составе, распределение соединений цинка и магнитной восприимчивости  в почвенном покрове посёлка Октябрьский, результаты аналитических исследования были сопоставлены с фоновым значением и ПДК, были сделаны выводы об эколого-геохимическом состоянии почвенного покрова. Параллельно с геохимическими исследованиями было проведено измерение магнитной восприимчивости почв, с целью установления взаимосвязи между двумя характеристиками. В целом результаты проделанного исследования можно свести к следующим выводам:

1.  По результатам гранулометрического анализа было установлено, что на территории посёлка Октябрьский почвы имеют в основном суглинистый и глинистый характер механического состава. Об это свидетельствует то, что содержание физической глины в них изменяется в пределах от 42,7 до 70,6%.

2. Измерение магнитной восприимчивости и расчёт коэффициента магнитности (до 3,6) свидетельствует о том, что на некоторых участках посёлка Октябрьский отмечается незначительный принос магнитного материала.

3. Определение концентрации валовых соединений цинка показало отсутствие превышение над ПДК (коэффициент опасности достигает 0,87), превышение же над фоновой концентрацией (коэффициент концентрации достигает 1,8) указывает на принос соединений цинка в отдельных точках.

4. Изучение корреляционных взаимосвязей указывает на тесную взаимосвязь между магнитной восприимчивостью почв и концентрацией валовых соединений цинка (r = 0,8), а также на их общую приуроченность к песчаной фракции почв.

5. Вместе с тем, обращает на себя внимание группа проб №3,5,7,10(рис.1), которые образуют локальную общность новоиспеченных параметров магнитной восприимчивости(84-143·10 -5 СИ), содержания цинка(50,2-50,9мг/кг) и коэффициентов опасности(0,86-0,87). Пробы приурочены к северо-западной территории поселка, где находятся строительный цех, мастерская ремонта автотехники и проходит оживленная автотрасса. Наиболее контрастно пробы выделяются по величинам магнитной восприимчивости фракции размерности 0,5-1 мм(110-200·10-5СИ).

Таким образом, можно сделать вывод о формировании локального «зародыша» магнитно-геохимической аномалии в промышленной зоне поселка. Возможными источниками поступления и депонирования почвами соединений цинка могут служить приземные выбросы предприятий и транспорта. Факт отражения аномалийности почв этого участка в повышении магнитности проб может свидетельствовать о влиянии выбросов от упомянутых источников на содержание в них соединений железа, а возможно и других парагенетически связанных тяжелых металлов.

Подводя итог проведенным исследованиям необходимо сказать, что полученные нами данные имеют важное значение для природоохранных и земельных служб Дергачёвского района Саратовской области, так как могут быть использованы при реализации мониторинговых исследований за состоянием окружающей среды на территории города.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Артемьев С.А., Абакшин О.В., Ерёмин В.Н., Кононов В.А., Молостовский Э.А. Некоторые особенности взаимосвязи магнитной восприимчивости городских почв и концентраций тяжёлых металлов. // Проблемы геоэкологии Саратова и области. Саратов, 1998, выпуск 2 С. 44-49.
2. ГОСТ 17.4.01.-81.  Охрана природы. Почвы. Номенклатура показателей санитарного состояния.//М., Госстандарт, 1981.
3. ГОСТ 17.4.1.02-83.  Охрана природы.  Почвы.  Классификация химических  веществ для контроля загрязнения.// М.,  Госстандарт, 1983.
4. ГОСТ 17.4.3.01-83.  Почвы. Общие требования к отбору почв. //М., Госкомитет по стандартам, 1983.
5. ГОСТ 17.4.4.02-84.  Охрана природы. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического,  бактериологического, гельминтологического анализа. //М., Изд-во стандартов, 1984.
6. Методические рекомендации по геохимической оценке загрязнения городов химическими элементами. // М., ИМГРЭ, 1982. 112с.
7. Методические указания по определению тяжелых металлов в почвах сельхозугодий и продукции растениеводства. МСХ РСФСР. ЦИНАО /М., 1992.
8. Методические указания по оценке степени опасности загрязнения почвы химическими веществами (№ 4266-87 от 13.03.87). М., 1987.
9. Гигиеническая оценка качества почвы населенных мест. Методические указания МУ 2.1.7.730-99. Минздрав России, М. 1999.
10. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве. Гигиенические нормативы ГН  2.1.7.2041-06.Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека. М., 2006.
11. Черкасова Е. В. Радуга над полем. Исторические очерки Дергачевского района.- Саратов: ООО «Приволжское изд-во», 2007. – 184с.
12. Воскресенский С.Г. География Саратовской области – Саратов: Регион. Приволжское изд-во «Детская книга» .1997.-224 с.
13. Чащин,2010; Решетников,2009,2011;Гладышева,2007

40

30

20

10

0

 = 0,6556

2

R

y = 0,0692x + 42,579

50

60

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Магнитная восприимчивость, 10-5СИ

Концентрация цинка (мг/кг)