Отчет по НИР. Отчет по научно исследовательской работе в 1 семестре магистрант 1 курса гр. Ми71 Санникова А. В
 Скачать 144.26 Kb.
|
|
Министерство образования и науки РФ Федеральное Государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего образования Самарский государственный технический университет Академия строительства и архитектуры Кафедра природоохранного и гидротехнического строительства Отчет по научно – исследовательской работе в 1 семестре Выполнила: магистрант 1 курса гр. МИ-71 Санникова А.В. Руководитель: к.х.н., доц. Шабанова А.В. Самара, 2017 г. Содержание Введение………………………………………………………………………………………….3 1. Медь – как загрязняющее вещество в окружающей среде…………………………………4 1.1. Источники поступления меди в окружающую среду…………………………………….4 1.2. Формы нахождения меди в компонентах окружающей среды…………………………..6 1.3. Влияние соединений меди на водную растительность…………………………………...7 1.4. Влияние соединений меди на животный мир……………………………………………..7 1.5. Гигиенические нормативы………………………………………………………..………...7 2. Водоемы г. Самара. Общая классификация водоемов……………………………………...8 Заключение……………………………………………………………………………………...13 Список литературы……………………………………………………………………………..14 Введение На территории города Самары располагается большое количество искусственных и естественных водоемов, которые воспринимают высокую антропогенную нагрузку. Промышленные предприятия, автомобильный транспорт, результаты деятельности человека – все это оставляет неизгладимый след на состоянии прудов и озер. Большое число исследований по состоянию водных объектов направлено на выявление таких веществ как нефтепродукты, органические соединения, тяжелые металлы. Среди последних особенно выделяются следующие: Zn, Mn, Fe. Однако, мало работ посвящено такому металлу, как медь. 1. Медь – как загрязняющее вещество в окружающей среде Тяжёлые металлы – это элементы периодической системы химических элементов, с молекулярной массой свыше 50 атомных единиц. [1] В природе медь широко встречается как в самородном состоянии, так и в виду сульфидов, арсенидов, хлоридов и карбонатов. Медь – ковкий и тягучий металл, отличающийся высокой электро- и теплопроводностью. <…> Медь принадлежит к группе переходных металлов, обладающих широкой вариацией свойств, таких, как спектральные, магнитные, способность к комплексообразованию и окислению. [2] 1.1. Источники поступления меди в окружающую среду Источники поступления тяжелых металлов делятся на природные (выветривание горных пород и минералов, эрозийные процессы, вулканическая деятельность) и техногенные (добыча и переработка полезных ископаемых, сжигание топлива, движение транспорта, деятельность сельского хозяйства) [1]. Примерно 75% поступающей в атмосферу меди имеет антропогенное происхождение (рис. 1). Производство цветных металлов – главнейший источник поступления меди. Меньшее значение имеет поступление имеет при сжигании древесины и производстве стали и железа. Важнейшим природным источником поступления меди в атмосферу является ветровая пыль [2] .  Рисунок 1. Поступление меди из природных источников [2]  Рисунок 2. Поступление меди из антропогенных источников [2] Медь образует большое число минералов, из которых наиболее распространенны простые и сложные сульфиды. Они довольно легко растворяются при выветривании и высвобождают ионы меди. Особенно характерно это для кислых сред [3]. Однако, по результатам исследований [4] известно, что рН почв г. Самары варьируется в пределах от 8,15 – 9,15, что позволяет охарактеризовать их как щелочные и сильно щелочные. Поэтому выветривание ионов меди для города не характерно. Для оценки химической составляющей загрязнения почвы города были проведены измерения рН, а также содержаний нефтепродуктов, меди, цинка, кадмия, свинца и ртути. Эти показатели были выбраны в связи с их важностью в таком мегаполисе как Самара. Полученные результаты приведены в табл. 1 [4].
*УФ – детектирование в ультрафиолетовой области спектра **ИК – детектирование в инфракрасной области спектра Значения в таблице 1 не отражают все содержания по каждому месту отбора почв, а лишь зафиксированы единичные значения содержаний меди, которые превышают норматив. Загрязнение почв медью наблюдались в Самарском районе (пересечение ул. Чапаевской и Ленинградской) – 1,37 ПДК, в Железнодорожном районе (пл. Урицкого) – 1,22 ПДК и в Кировском районе (Зубчаниновское шоссе – ул. Магистральная) – 1,22 ПДК [4]. Поступление соединений меди в водоемы в основном происходит с поверхностным стоком, со сточными водами предприятий, с талой водой, проходя через грунт. 1.2. Формы нахождения меди в компонентах окружающей среды В водной среде медь может находиться в трех основных формах: взвешенной, коллоидной и растворенной. Формы нахождения меди во многом определяются физико–химическими, гидродинамическими и биологическими параметрами водной среды [2]. Содержание меди в земной коре невелико 4,7 ∙ 10-3 (по массе). В условиях природных вод наиболее часто встречаются соединения Cu (II). Формы соединений меди в природных водах определяются совокупностью различных факторов и процессов, среди которых наиболее важными являются процессы гидролиза, комплексообразования и значения рН среды. Растворенная форма меди в воде, преимущественно в виде ионов Cu+2, характерна для кислой среды (рН = 5,5 – 6,5). В результате реакций гидролиза образуется ряд гидроксоформ: [Cu(OH)]+, [Cu(OH)2]0, [Cu(OH)3]-, [Cu2(OH2)]2+ [5]. Автор [6] приводит наиболее распространенные растворенные формы меди в природных слабоминерализованных речных водах (в зависимости от pH): CuL (pH < 7); Cu2+aq. (pH < 7); CuHPO4 (pH < 4); Cu(OH)2 Cu(OH)3 - (pH > 6); CuCO3 (pH > 5), где L - растворенные органические вещества в большинстве представлены фульвокислотами. 1.3. Влияние соединений меди на водную растительность Для нормальной жизнедеятельности высших водных растений необходимо поступление таких макроэлементов, как азот, фосфор, сера, железо, кальций, кремний. В несвязанной ионной форме находятся калий и натрий. Такие элементы, как медь, кобальт, молибден, цинк, бор и ряд других относят к числу микроэлементов, однако они необходимы для нормального функционирования ферментных систем растений. Наиболее активно переносятся и накапливаются в растениях такие физиологически важные тяжелые металлы, как цинк и медь, влияющие на изотопный обмен, тканевое дыхание и фотосинтез [7]. Медь – высокотоксичный металл для большинства водных растений. Сублетальный эффект медной интоксикации проявляется в начальной потере калия, что связано с увеличением проницаемости клеток. Это может приводить к уменьшению выделения кислорода и снижению фотосинтеза [2]. 1.4. Влияние соединений меди на животный мир Медь остротоксична для большинства пресноводных и морских беспозвоночных. В определенных условиях летальные концентрации, при которых погибает 50% особей, находятся в пределах 0,006 - ≥225,0 мг/л. Токсичность меди во многом определяется жесткостью воды. Ионы меди осаждают секреции жабр, что приводит к смерти от асфиксии. Имеет место также разрушение кроветворных тканей в филаметнах жабр, что является следствием уменьшения окислительной активности. Некроз клеток почек, жировая дегенерация печени и кровоизлияния в мозг отмечаются при остром воздействии меди на рыб [2]. 1.5. Гигиенические нормативы Вода, подаваемая населению не должна содержать более 0,3 мг/л свинца, 1 мг/л меди и 5 мг/л цинка. [1]. ПДК меди в воде согласно [8] составляет 0,001 мг/л. ПДК содержания меди в почве (с учетом фона) составляет 3 мг/кг [9] Водоемы_г._Самара._Общая_классификация_водоемов_Пруд_в_парке_Культуры_и_отдыха_им._30-летия_Победы'>2. Водоемы г. Самара. Общая классификация водоемов Пруд в парке Культуры и отдыха им. 30-летия Победы Пруд находится в Советском районе, недалеко от пересечения улиц Аэродромной и Энтузиастов, в парке культуры и отдыха имени 30-летия Победы. Он сооружён во время постройки парка и открыт в 1977 г. Парк окружен многоэтажными домами, поэтому водоем испытывает сильное антропогенное воздействие. Пруд питается в основном за счет атмосферных осадков. Длина пруда около 35 м, ширина до 32 м, площадь менее 650 м2, глубина до 1,0 м [10]. Пруд Сухой Пруд расположен недалеко от учебного корпуса Самарского госпедуниверситета по улице Антонова-Овсеенко. Длина водоема около 60 м, ширина до 25 м. Пруд питается за счет атмосферных осадков, питание за счет грунтовых вод в настоящее время не происходит в виду сильного заиления существовавших здесь ранее родников [11]. Пруды на ул. Воронежской Водоемы расположены в 7-м микрорайоне рядом с пересечением улиц Воронежской и Стара-Загора. Здесь находится три различных по форме и ряду других характеристик пруда, два из которых (пруды №2 и 3) сообщаются друг с другом в период весеннего паводка [16]. Три пруда овражного происхождения с грунтовым (мощные родники) питанием, созданные около 100 лет назад. Здесь ведется мониторинг качества воды. Располагаются в Промышленном районе на ул. Воронежской [11]. Пруд у ТЦ «Пирамида» «Длинный» из двух прудов, расположенных в г. Самаре между улицами Солнечная и Ново-Садовая напротив ТЦ «Пирамида». Длина пруда около 60 м, ширина до 30 м, в восточной части 2 небольших залива. Площадь зеркала весной 2156 м², площадь акватории с глубиной менее 2 м – 701 м², средняя глубина около 1,5 м, максимальная глубина 3,64 м [12]. Озеро Шишига Пруд возле улицы Бронной в Кировском районе – один из самых крупных в городе (длина котловины до 200 м, ширина до 100 м) [13]. Форма пруда овальная, размеры 115 м на 90 м, максимальная глубина 4,2 м, средняя 1,89 м, питание родниками и атмосферными осадками [14]. Озеро Сабур Располагается в Промышленном районе на пересечении пр. Карла Маркса и ул. Ново-Вокзальная в жилой застройке. Длина водоема 60 м, ширина от 40 до 45 м, максимальная глубина 1,5 м [15]. Пруды в 12 микрорайоне Два пруда расположены в окружении жилых домов рядом с пересечением улиц Стара-Загора и Г. Димитрова. Пруды копаные. Берега пологие, глинистые. Питание водоемов осуществляется атмосферными осадками и стоком с прилегающей территории. Водный режим непостоянен, сильно зависит от погодных условий. В засушливые годы пруды полностью пересыхают [16]. Пруды в 14 микрорайоне Водоем расположен рядом с пересечением улиц Г. Димитрова и Стара - Загора. Пруд копаный, очевидно, того же происхождения, что и пруды в12 микрорайоне. Питание осуществляется преимущественно атмосферными осадками и поверхностным стоком с прилегающей территории. Водный режим пруда непостоянен, уровень воды зависит от погодных условий. Пруд, как правило, высыхает полностью к концу июля [16]. Пруды Ботанического сада На территории Ботанического сада находятся два водоема: пруд Верхний и Нижний. Они созданы в верховьях оврага Подпольщиков. Пруд Верхний имеет округлую форму, Нижний вытянутую; верхняя часть его узкая, нижняя расширенная, несколько изогнутая. Питаются пруды за счет грунтовых вод и поверхностного стока. Избыток воды Верхнего пруда фильтруется через плотину в Нижний [16]. Озеро Чайское Пруд СГЭУ округлой формы, его размеры в 2006 г. 120 м на 100 м, максимальная глубина воды весной до 1 м. Летом испарение воды приводило к значительному уменьшению площади пруда. Пруд питается подземными и дождевыми водами [17]. Пруд в сквере Родничок Надежды Пруд и родник на ул. Аэродромной находятся среди асфальтированного двора, окруженного пятиэтажными домами. Эти комплексы представляют собой большую ценность для города и как объекты природного наследия, и как центры рекреации [18]. Пруд в парке им. Ю.Гагарина Этот парк расположен в Промышленном районе г. Самары, его западная сторона граничит с Октябрьским, а северная – с Советским районами. Пруд достаточно большой, по происхождению копаный, форма его вытянутая, напоминающая изогнутый канал переменной ширины, концы его расширены и образуют водоемы овальной формы. Общая длина пруда около 400 м, ширина части, образующей канал 7–10 м, ширина западного расширения 20 м, восточного – до 35 м, площадь пруда приблизительно 0.55 га, средняя глубина 1.6 м, максимальная – 2.1 м [19]. Пруд Двурогий Один из трех прудов на территории 13 микрорайона - пруд Двурогий - имеет длину до 55 м, ширину – до 25 м., копаного происхождения, в настоящее время является центром внутриквартального рекреационного объекта. Все сведения по водоемам были обобщены и сведены в таблицу 1. Таблица 1. Классификация водных объектов г. Самара
Заключение В данном отчете была рассмотрена литература по водным объектам г. Самары – их местоположению на территории города, типу питания, происхождению и т.д.. Были собраны сведении я по водоемам города – прудам и озерам. Некоторые их характеристики были обобщены в табличной форме. Большая часть обзора была посвящена работам по загрязнению тяжелыми металлами (конкретно – медью) компонентов окружающей среды. Среди них выделялись данные по источникам поступления меди в окружающую среду, ее влияние на растительный и животный мир, гигиенические нормативы. Список литературы 1. Щербаков, Ю.С. Физико-химические процессы в техносфере: Учебное пособие / Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики. – Новосибирск, 2015. – 171 с. 2. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: Контроль и оценка влияния: Пер. с англ. – М.: Мир, 1987. – 288 с., ил. 3. Кабата-Пендиас А., Пендиас X. Микроэлементы в почвах и растениях: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989. - 439 с, ил. 4. Сухачева И.Ф., Орлова А.Е., Исакова О.Н., Бедарева Л.И., Павлова Л.В., Сапукова А.А., Судакова Т.В., Торопова Н.М. Санитарно – гигиеническое состояние почвы территории г. Самары как возможный риск здоровью населения // Известия самарского научного центра российской академии наук. Социальные, гуманитарные, медико-биологические науки. 2010. № 1-6. С. 1516 – 1523 5. Давыдова, О.А. Влияние физико-химических факторов на содержание тяжёлых металлов в водных экосистемах / О.А.Давыдова, Е.С.Климов, Е.С.Ваганова, А.С. Ваганов; под науч. ред. Е.С. Климова. – Ульяновск: УлГТУ, 2014. – 167 с. 6. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в ряду: вода - взвешенное вещество - донные отложения речных экосистем / Аналит. обзор / ГПНТБ СО РАН; ИВЭП СО РАН. – Новосибирск, 2001. – 58 с. 7. Бреховских, В.Ф. Биота в процессах массопереноса в водных объектах / В.Ф. Бреховских, В.Д. Казмирук, Г.Н. Вишневская; [отв. ред. В.А. Абакумов]; Ин-т вод. проблем РАН. – М.: Наука, 2008. – 315 с. 8. Нормативы качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативы предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектах рыбохозяйственного значения (утв. приказом Федерального агентства по рыболовству от 18 января 2010 г. № 20) 9. ГН 2.1.7.2041-06. Предельно допустимые концентрации (ПДК) химических веществ в почве 10. Фролова В.Д., Герасимов Ю.Л. Планктонные ракообразные пруда в парке культуры и отдыха им. 30-летия Победы города Самара // Экологический сборник 5: Труды молодых ученых Поволжья. 2015. С. 378-383 11. Голубая книга Самарской области: Редкие и охраняемые гидробиоценозы / под редакцией чл.-корр. РАН Г.С. Розенберга и док. биол. наук С.В, Саксонова. – Самара: СамНЦ РАН, 2007. – 200 с. 12. Герасимов Ю.Л., Шабанова А.В. Ракообразные и коловратки пруда возле торгового центра «Пирамида» (г. Самара) в 2013 г. // Самарский научный вестник. 2016. №1. С. 18-23 13. Герасимов Ю.Л., Воробьева Э.А., Герасимова Т.А., Осипова И.А. Мониторинг состояния водоема на ул. Бронной в г. Самаре // Эколого-географические проблемы регионов России. 2017. С. 145-147 14. Герасимов Ю.Л. Городской пруд как рекреационный ресурс (на примере пруда в Кировском районе г. Самары) // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2010. Т.12. № 1-4.С. 930-933 15. Шабанова А.В. Современное состояние прудов Самары. Пруд в Томашевом Колке // Региональное развитие. 2016. №3 (15). С.7 16. Синицкий А.В., Захаров Е.В., Герасимов Ю.Л. Современное экологическое состояние некоторых прудов г. Самары // Вестник Самарского государственного университета. 2002. №5. С. 196 17. Герасимов Ю.Л., Синицкий А.В. Ракообразные в городском пруду после его очистки // Биоэкологическое краеведение: мировые, российские и региональные проблемы. 2015. С. 118-123 18. Шабанова А.В. О состоянии некоторых природных комплексов «пруд-родник» на территории Самары // Наука. Техника. Технологии (Политехнический вестник). 2014. №2. С. 55-60 19. Герасимов Ю.Л., Тарасова Н.Г. Ракообразные, коловратки и фитопланктон пруда в парке им. Ю.Гагарина г. Самары // Известия Пензенского государственного педагогического университета им. В.Г. Белинского. 2011. № 25. С. 516 - 522 20. Шабанова А.В. Современное состояние прудов Самары. 13 микрорайон // Экология России: на пути к инновациям. 2015. №11. С. 82-89 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||