Transcript миграции тяжелых металлов в поверхностных водах
Slide 1
Исследование форм миграции
тяжелых металлов
в поверхностных водах
Новгородской области
Кузьмина И. А.
Новгородский государственный университет
имени Ярослава Мудрого
1
Slide 2
Цель работы:
изучение миграции тяжелых металлов в
поверхностных водах бассейна озера Ильмень
с определением соотношения их форм.
Задачи:
•
•
•
•
изучение теоретического материала по исследуемой теме;
определение форм нахождения тяжелых металлов в
поверхностных водах и их соотношения;
расчет объемов годового стока (W) рек Шелонь, Ловать,
Полисть, Пола, Мста, Волхов и расчет материального
баланса тяжелых металлов в озере Ильмень;
расчет коэффициента водной миграции каждого
исследуемого элемента;
2
Slide 3
Рисунок 1 - Распределение металлов -токсикантов (M) в
водной экосистеме.
3
Slide 4
Рисунок 2 - Формы существования металлов в
поверхностных водах и их токсикологическая
характеристика
Понижение токсичности
Гидратированные ионы металлов;
простые комплексы с неорганическими анионами
(токсичные формы)
Комплексы металлов с гуминовыми и
фульвокислотами;
комплексы с серосодержащими лигандами и
аминокислотами
(формы умеренно токсичные)
Металлы, адсорбированные на поверхности
взвешенных частиц
(малотоксичные формы)
4
Slide 5
Точки отбора проб
5
Slide 6
Во
л хо
в
Точки отбора проб
Великий Новгород
Мс
яж а
6
Ве р
4
5
2
та
3
1
Шелонь
Ло
ва
ть
6
Slide 7
Результаты исследования
Формы миграции тяжелых металлов
Концентрация,
мкг/дм3
Рисунок 4 - Концентрация свинца в поверхностных водах
28,0
26,0
24,0
22,0
20,0
18,0
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п ь
2- ист
л
По онь
ел
Ш
ла
По ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
7
Slide 8
Рисунок 5 - Концентрация меди в поверхностных водах
Концентрация,
мкг/дм3
15,0
12,0
9,0
6,0
3,0
0,0
д
5-1
п
5-1
д
4-1
п
4-1
д
3-3
п
3-3
д
3-2
п
3-2
д
3-1
п
3-1
д
2-1
п
2-1 сть
ли
По онь
ел
Ш
ла
По ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
8
Slide 9
Рисунок 6 - Концентрация марганца в поверхностных водах
Концентрация, мкг/дм3
28,0
24,0
20,0
16,0
12,0
8,0
4,0
0,0
Ло По Ше По 2-1 2-1 3-1 3-1 3-2 3-2 3-3 3-3 4-1 4-1 5-1 5-1
ват ла
д
п
д
п
д
п
д
п
д
п
д
лон лис п
ь
ь ть
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
9
Slide 10
Концентрация,
мкг/дм3
Рисунок 7 - Концентрация железа в поверхностных водах
7000,0
6000,0
5000,0
4000,0
3000,0
2000,0
1000,0
0,0
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п ь
2- ст
ли ь
По о н
ел
Ш а
л
По ать
в
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
10
Slide 11
Рисунок 8 - Концентрация цинка в поверхностных водах
Концентрация,
мкг/дм3
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
а
ст
М
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п
2- сть
ли
По онь
ел
Ш ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
11
Slide 12
Коэффициент водной миграции
Кх = (Мх * 100) / (а * nх) ,
где Мх – содержание элемента х в воде, г/л;
а – минерализация воды, г/л;
nх – содержание элемента х в водовмещающих
породах, или кларк, % по массе.
Глобальный коэффициент водной миграции
составляет: для цинка более 3, свинца менее 0,5,
меди – от 2 до 9, железа и марганца – от 0,05 до
0,9
12
Slide 13
Таблица 1 – Коэффициенты миграции исследуемых металлов
в поверхностных водах бассейна оз. Ильмень
Марганец
Медь
Свинец
Железо
Цинк
Ловать
0,18
0,24
0,16
0,00009
0,26
Шелонь
0,10
0,17
0,06
0,00008
0,06
Полисть
0,11
0,24
0,13
0,00015
0,24
Пола
0,16
0,36
0,13
0,00011
0,24
оз. Ильмень
0,16
0,49
0,22
0,00010
0,28
Глобальный
Кв
0,05-0,9
2-9
< 0,5
0,05-0,9
>3
Slide 14
Таблица 2 – Материальный баланс тяжелых металлов в оз. Ильмень
Составляющие баланса
Mn
Cu
Pb
Fe
0,228
0,053
0,008
0,007
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,184
0,028
0,007
0,007
разность
0,044
0,025
0,001
0,000
в % от прихода
19,3
47,2
12,5
0,00
0,131
0,082
0,106
21,617
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,233
0,184
0,010
16,113
разность
-0,102
-0,102
0,096
5,504
-
-
90,6
25,50
0,359
0,135
0,114
21,624
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,417
0,212
0,017
16,119
разность
-0,058
-0,077
0,097
5,505
-
-
85,1
25,50
Растворенных форм
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
Взвешенных форм
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
в % от прихода
Валового содержания
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
в % от прихода
Slide 15
Заключение
• Три из исследуемых металлов – медь, свинец и железо
мигрируют в поверхностных водах Новгородской области в
основном во взвешенных формах. Другие два металла –
марганец и цинк мигрируют в водах больше в растворенном
состоянии.
• Чем ниже значение Кв, тем меньше интенсивность
перемещения элемента в водном потоке, причиной чего может
быть, вероятно, выпадение металла из раствора в осадок и
накопление его в донных отложениях.
• Прямой явной зависимости содержания тяжелых металлов в
поверхностных водах от содержания в них органических
веществ не выявлено.
15
Slide 16
• В озере Ильмень происходит задерживание растворенных
форм тяжелых металлов. Это может быть обусловлено
переходом их во взвешенные формы, выпадением в
осадки и накоплением в донных отложениях.
Взвешенные формы тяжелых металлов марганца и меди
больше выносятся из озера со стоком реки Волхов.
Для железа и свинца характерно же накопление всех форм
в озере Ильмень, и их сток с водами реки Волхов меньше,
чем поверхностный приток с водами рек Ловать, Шелонь,
Пола и Мста.
16
Slide 17
Спасибо за внимание
17
Исследование форм миграции
тяжелых металлов
в поверхностных водах
Новгородской области
Кузьмина И. А.
Новгородский государственный университет
имени Ярослава Мудрого
1
Slide 2
Цель работы:
изучение миграции тяжелых металлов в
поверхностных водах бассейна озера Ильмень
с определением соотношения их форм.
Задачи:
•
•
•
•
изучение теоретического материала по исследуемой теме;
определение форм нахождения тяжелых металлов в
поверхностных водах и их соотношения;
расчет объемов годового стока (W) рек Шелонь, Ловать,
Полисть, Пола, Мста, Волхов и расчет материального
баланса тяжелых металлов в озере Ильмень;
расчет коэффициента водной миграции каждого
исследуемого элемента;
2
Slide 3
Рисунок 1 - Распределение металлов -токсикантов (M) в
водной экосистеме.
3
Slide 4
Рисунок 2 - Формы существования металлов в
поверхностных водах и их токсикологическая
характеристика
Понижение токсичности
Гидратированные ионы металлов;
простые комплексы с неорганическими анионами
(токсичные формы)
Комплексы металлов с гуминовыми и
фульвокислотами;
комплексы с серосодержащими лигандами и
аминокислотами
(формы умеренно токсичные)
Металлы, адсорбированные на поверхности
взвешенных частиц
(малотоксичные формы)
4
Slide 5
Точки отбора проб
5
Slide 6
Во
л хо
в
Точки отбора проб
Великий Новгород
Мс
яж а
6
Ве р
4
5
2
та
3
1
Шелонь
Ло
ва
ть
6
Slide 7
Результаты исследования
Формы миграции тяжелых металлов
Концентрация,
мкг/дм3
Рисунок 4 - Концентрация свинца в поверхностных водах
28,0
26,0
24,0
22,0
20,0
18,0
16,0
14,0
12,0
10,0
8,0
6,0
4,0
2,0
0,0
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п ь
2- ист
л
По онь
ел
Ш
ла
По ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
7
Slide 8
Рисунок 5 - Концентрация меди в поверхностных водах
Концентрация,
мкг/дм3
15,0
12,0
9,0
6,0
3,0
0,0
д
5-1
п
5-1
д
4-1
п
4-1
д
3-3
п
3-3
д
3-2
п
3-2
д
3-1
п
3-1
д
2-1
п
2-1 сть
ли
По онь
ел
Ш
ла
По ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
8
Slide 9
Рисунок 6 - Концентрация марганца в поверхностных водах
Концентрация, мкг/дм3
28,0
24,0
20,0
16,0
12,0
8,0
4,0
0,0
Ло По Ше По 2-1 2-1 3-1 3-1 3-2 3-2 3-3 3-3 4-1 4-1 5-1 5-1
ват ла
д
п
д
п
д
п
д
п
д
п
д
лон лис п
ь
ь ть
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
9
Slide 10
Концентрация,
мкг/дм3
Рисунок 7 - Концентрация железа в поверхностных водах
7000,0
6000,0
5000,0
4000,0
3000,0
2000,0
1000,0
0,0
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п ь
2- ст
ли ь
По о н
ел
Ш а
л
По ать
в
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
10
Slide 11
Рисунок 8 - Концентрация цинка в поверхностных водах
Концентрация,
мкг/дм3
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0
0,0
а
ст
М
1д
51п
51д
41п
43д
33п
32д
32п
31д
31п
31д
21п
2- сть
ли
По онь
ел
Ш ть
ва
Ло
Концентрация растворенных форм
Концентрация взвешенных форм
11
Slide 12
Коэффициент водной миграции
Кх = (Мх * 100) / (а * nх) ,
где Мх – содержание элемента х в воде, г/л;
а – минерализация воды, г/л;
nх – содержание элемента х в водовмещающих
породах, или кларк, % по массе.
Глобальный коэффициент водной миграции
составляет: для цинка более 3, свинца менее 0,5,
меди – от 2 до 9, железа и марганца – от 0,05 до
0,9
12
Slide 13
Таблица 1 – Коэффициенты миграции исследуемых металлов
в поверхностных водах бассейна оз. Ильмень
Марганец
Медь
Свинец
Железо
Цинк
Ловать
0,18
0,24
0,16
0,00009
0,26
Шелонь
0,10
0,17
0,06
0,00008
0,06
Полисть
0,11
0,24
0,13
0,00015
0,24
Пола
0,16
0,36
0,13
0,00011
0,24
оз. Ильмень
0,16
0,49
0,22
0,00010
0,28
Глобальный
Кв
0,05-0,9
2-9
< 0,5
0,05-0,9
>3
Slide 14
Таблица 2 – Материальный баланс тяжелых металлов в оз. Ильмень
Составляющие баланса
Mn
Cu
Pb
Fe
0,228
0,053
0,008
0,007
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,184
0,028
0,007
0,007
разность
0,044
0,025
0,001
0,000
в % от прихода
19,3
47,2
12,5
0,00
0,131
0,082
0,106
21,617
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,233
0,184
0,010
16,113
разность
-0,102
-0,102
0,096
5,504
-
-
90,6
25,50
0,359
0,135
0,114
21,624
сток р. Волхов (тыс.т/год)
0,417
0,212
0,017
16,119
разность
-0,058
-0,077
0,097
5,505
-
-
85,1
25,50
Растворенных форм
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
Взвешенных форм
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
в % от прихода
Валового содержания
Приход:
Поверхностный приток (тыс.т/год)
Расход:
в % от прихода
Slide 15
Заключение
• Три из исследуемых металлов – медь, свинец и железо
мигрируют в поверхностных водах Новгородской области в
основном во взвешенных формах. Другие два металла –
марганец и цинк мигрируют в водах больше в растворенном
состоянии.
• Чем ниже значение Кв, тем меньше интенсивность
перемещения элемента в водном потоке, причиной чего может
быть, вероятно, выпадение металла из раствора в осадок и
накопление его в донных отложениях.
• Прямой явной зависимости содержания тяжелых металлов в
поверхностных водах от содержания в них органических
веществ не выявлено.
15
Slide 16
• В озере Ильмень происходит задерживание растворенных
форм тяжелых металлов. Это может быть обусловлено
переходом их во взвешенные формы, выпадением в
осадки и накоплением в донных отложениях.
Взвешенные формы тяжелых металлов марганца и меди
больше выносятся из озера со стоком реки Волхов.
Для железа и свинца характерно же накопление всех форм
в озере Ильмень, и их сток с водами реки Волхов меньше,
чем поверхностный приток с водами рек Ловать, Шелонь,
Пола и Мста.
16
Slide 17
Спасибо за внимание
17