Естественные леса и искусственные лесопосадки

Эколого-геохимическая оценка территории района города по данным снеговой съёмки

Методические указания по выполнению лабораторной работы №1 по дисциплине «Геохимия, геохимический мониторинг окружающей среды» для студентов 4 курса, обучающихся по специальности 020804 «Геоэкология»

Составители Е.Г. Язиков, Н.В. Барановская, Т.Н. Игнатова

Издательство

Томского политехнического университета

УДК 550.4

Язиков Е.Г., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н.

Эколого-геохимическая оценка территории района города по данным снеговой съемки. Методические указания по выполнению лабораторной работы № 1 по дисциплине «Геохимия, геохимический мониторинг окружающей среды» для студентов очного и заочного обучения специальности 020804 – Геоэкология/ сост.Е.Г. Язиков,Н.В. Барановская, Т.Н. Игнатова. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 32 с.

УДК 550.4

Методические указания рассмотрены и рекомендованы
к изданию методическим семинаром кафедры
геоэкологии и геохимии ИГНД

« 10 » сентября 2009 г.

Зав. кафедрой ГЭГХ

профессор, д.г.-м.н. __________ Л.П. Рихванов

Председатель учебно-методической

комиссии __________Н.А. Осипова

Рецензент

Профессор, доктор геолого-минералогических наук

С.И. Арбузов

© Язиков Е.Г., Барановская Н.В., Игнатова Т.Н., составление, 2009

© Составление. Томский политехнический

университет, 2009

© Оформление. Издательство Томского

политехнического университета, 2009

Цель и задачи

Целью работы является закрепление теоретических знаний, изложенных в лекционном курсе «Геохимия, геохимический мониторинг окружающей среды», более глубокая проработка методических вопросов эколого-геохимической оценки территории гг. Междуреченска и Стрежевого, а также интерпретация полученных данных. В задачу исследования входит применение геохимических методов для прогноза заболеваемости жителей гг. Междуреченска и Стрежевого.

Геохимия – наука, изучающая химический состав Земли, распространенность в ней химических элементов, закономерности распределения химических элементов в различных геосферах, законы поведения, сочетания, и миграции (концентрирования и рассеяния) элементов в природных процессах. Понимание закономерностей протекания природных геохимических процессов дает базовую информацию, необходимую для понимания химических процессов, протекающих в окружающей природной среде при ее загрязнении химическими веществами и разработки мер для предотвращения последствий вмешательства человека в природу.

Геохимическое преобразование природы человеческой деятельностью привело к появлению центральной проблемы современной экологической ситуации – проблемы загрязнения окружающей среды. Накопление химических элементов и их поступление в объекты окружающей среды является результатом производственной деятельности человека. Техногенные геохимические преобразования атмосферы и загрязнение воздуха в городах – один из наиболее актуальных вопросов для этих территорий. Степень загрязнения воздуха в пределах городов от антропогенного воздействия прямыми замерами установить нелегко. Одним из способов является изучение содержаний химических элементов в пыли, осажденной снеговым покровом и почве. Поэтому в данной работе мы будем исследовать содержание ряда химических элементов в снеговом покрове.

Вариант задачи выбирается для студентов очного обучения по номеру в списке группы, а заочного – по номеру зачетной книжки (табл.1).

Материал по теме «Эколого-геохимическая оценка территории района города по данным снеговой съемки» предлагается в виде реальных данных, которые были получены в ходе проведения научно-исследовательских работ (данные исследований А.Ю. Шатилова, 2001) на территории гг. Междуреченска и Стрежевого по заданию городских комитетов экологии.

Таблица 1

Номера заданий для студентов

№	Характеристика задания
г. Междуреченск
	Вариант I-I
	Вариант I-II
	Вариант I-III
	Вариант I-IV
	Вариант I-V
	Вариант I-VI
	Вариант II-I
	Вариант II-II
	Вариант II-III
	Вариант II-IV
	Вариант II-V
	Вариант III-I
	Вариант III-II
	Вариант III-III
	Вариант III-IV
	Вариант III-V
г.Стрежевой
	Вариант I-I
	Вариант I-II
	Вариант I-III
	Вариант I-IV
	Вариант I-V

Характеристика объектов исследований

Город Междуреченск

Город Междуреченск расположен в предгорьях Кузнецкого Алатау на слиянии рек Томь и Уса в пойменной заболоченной низменности, осушенной в ходе строительства жилых кварталов (рис. 1). Искусственный грунт, использованный в качестве засыпки заболоченной поймы, является преимущественно местным, частично привозным.

В геологическом отношении город расположен на сочленении двух крупных орогенных структур – Западно-Сибирской низменности и Алтае-Саянской складчатой области, на стыке Кузнецкого бассейна и складчатого сооружения Кузнецкого Алатау. Отложения Кузнецкого бассейна представляют мощную толщу относительно однородных осадков, подразделение которых основано на литологических и биостратиграфических данных. В пределах палеозойских отложений выделяются две мощные серии осадков – балахонская и кольчугинская. Каждая из этих серий начинается безугольными отложениями, а затем мощные пласты угля.

Город находится в умеренном поясе. Ветровой режим определяется положением города в пределах субширотной впадины. Преобладают ветры восточного, юго-восточного и северо-восточного направлений.

Летом отмечаются кратковременные обильные осадки, а зимой мощный снеговой покров.

На городской территории преобладают искусственные грунты, а естественные почвы отсутствуют. Облик города характеризуют насыпи, дамбы и постоянно засыпающиеся отвалами горных пород и золой болота.

Следующий компонент ландшафта – лесонасаждения, лесопарки, плодово-ягодные участки частного сектора – сосредоточены в черте города на трех участках: в северной части Восточного района, в пределах Сыркаши и турбазы «Восход». В целом выделяются 4 типа городских территорий: промышленные зоны, жилые селитебные зоны, естественные леса (р. Сыркаши) и искусственные лесопосадки.

Промышленные зоны

Основным источником загрязнения атмосферы являются предприятия, отопительные котельные, автотранспорт, а также шахты и угольные разрезы. Большинство предприятий сосредоточены в южной части города, котельные же расположены по всему городу, преимущественно в его центральной части. В атмосферу от них поступают пыль, сернистый газ, окись углерода, окислы азота, а также такие тяжелые металлы, как свинец, цинк, хром и др.

Значительную долю в загрязнение вносит также транзитная железнодорожная трасса Абакан – Новокузнецк.

Жилые селитебные зоны

На территории города, имеющей площадь 15 км², проживает более 100000 человек. Основной жилой фонд составляет 2х-3х этажные дома, реже 9-ти этажные дома. По окраинам города (Старое Междуречье, Сыркаши, Нахаловка, п.Притомский) много деревянных домов с печным отоплением. Отапливаются они каменным углём из различных объектов добычи.

Восточная часть города (Сыркаши) – наиболее возвышенная, заселённая, практически не содержит источников загрязнения. Аномалии, выявляемые здесь, могут иметь естественную геологическую природу.

Естественные леса и искусственные лесопосадки

Естественные леса и искусственные лесопосадки составляют небольшую долю от площади города. Это городской парк, аллеи, насаждения вдоль дамбы, поймы рек с островами. Древесная растительность представлена искусственными насаждениями в черте города, за исключением Сыркаши.

Верховья рек Томь и Уса являются районами зимнего и летнего отдыха горожан.

Рис. 1 Схематическая карта территории г. Междуреченска

1 – автовокзал; 2 – Ольжерасская автобаза: 3 – автопарк; 4 – ремонтное депо; 5 – асфальтовый завод; 6 – хлебокомбинат: 7 – ремонтно-механический завод; 8 – домостроительный комбинат: 9 – ремонтные базы БЕЛАЗов; 10 – перезагрузочная угольная площадка разрезов; 11 – пос. Притомский; 12 – пос. Сыркаши; 13 – парк отдыха; 14 – база отдыха: 15 – котельная.

Город Стрежевой

Муниципальное образование г. Стрежевой расположен на севере Томской области на левобережье р. Оби в пределах Александровского района. Город расположен в северной части Александровского района за 63 градусом северной широты и занимает площадь 31.5 квадратный километр. Территория города входит во вторую абсолютно-дискомфортную зону проживания и приравнена к местностям Крайнего Севера. Карта г. Стрежевого показана на рис. 2.

5 апреля 1978 года Указом Президиума Верховного Совета РСФСР рабочий поселок Стрежевой преобразован в город областного подчинения.

С 1976-1977 гг. нефтяники Стрежевого внедряют вахтовый метод освоения месторождений. Базовым городом становится Стрежевой, а на Васюгане и Вахе проектируются и строятся вахтовые поселки с полным комплексом жилья и бытовых объектов, позволяющие создать для рабочих наилучшие условия труда и отдыха.

На основе ускоренного развития нефтедобывающей промышленности, вовлечения дополнительных трудовых, финансовых, материально-технических ресурсов в районе начали формироваться новые производственные коллективы, занятые на транспортировки нефти и газа, обустройстве нефтяных месторождений. На основе специализации и концентрации сельхозпроизводства вокруг Стрежевого стал формироваться агропромышленный комплекс. В его состав вошли 4 совхоза Александровского района, совхоз "Стрежевской", гормолзавод, "Райсельхозтехника", пищевые предприятия, среди них - Александровский хлебокомбинат, а также предприятия, осуществляющие сервисное обслуживание совхозов.

Территория города условно можно разделить на три части: промышленный и жилой районы, а также место индивидуальной застройки.

Промышленный район расположен в северной части города. Основную часть промышленной зоны составляют базы, склады, автобазы, строительные и монтажные управления нефте- и газодобывающих предприятий. Размещены автозаправочная станция, тепличной хозяйство и ряд котельных, обеспечивающих город теплом и горячей водой.

Жилой район города состоит из двух частей, в одну из которых входит частный сектор, а другая часть представлена микрорайонами с многоэтажными современными зданиями. Район индивидуальной застройки представлен дачными участками и является наиболее чистым местом территории города.

Зеленой зоной города является парк, который расположен на высоком берегу потока Пасол и является местом отдыха жителей города.

Природные ресурсы

Природа щедро одарила Александровский район сырьевыми ресурсами. Определяющее значение среди них занимает нефть и газ. Самим своим появлением город Стрежевой обязан месторождениями нефти, составляющим главное богатство Томской области. Непосредственно в районе города Стрежевого расположены Советско-Соснинское и Вахское месторождения, где добывается 75% нефти и газа Томской области.

Город Стрежевой расположен в зоне северной тайги и болот. Анализ земель Александровского района по качественному составу показал, что наиболее высок удельный вес земель под лесами – 54,5%. По землям, находящимся в административном подчинении города Стрежевого, этот показатель равен 28,2%. Основные запасы торфа сконцентрированы на торфяном месторождении Кичаново.

Среди земель, находящихся в административном подчинении г. Стрежевого, торфяные месторождения составляют 51,8%, по Александровскому району доля земель, находящихся под болотами, равна 33,4%. Этим определяется наличие в этом регионе значительных залежей торфа. В районе города Стрежевого имеются 6 торфяных месторождений общей площадью 22,888 га, с запасами торфа – 68621 тыс. тонн. Верховой торф составляет 88,1% от общей площади и 87,9% от запасов.

Кроме производственного, торфяные залежи в районе города Стрежевого имеют также важное лечебное значение. В лечебных целях наиболее пригодно месторождение кислых минеральных торфов "Пасол". Это месторождение расположено в 2,2 км от города Стрежевого, общая площадь – 761 га, глубина залегания – 2,18 м.

Торф может быть использован в лечении заболеваний опорно-двигательного аппарата, остеохондроза вне стадии обострения, заболевания органов дыхания и пищеварения, гинекологических, ЛОР и кожных заболеваний.

Учитывая высокие запасы высококачественного торфа целесообразно приступить к развитию в городе Стрежевом торфяной промышленности.

На основе развития торфяной промышленности представляется возможным проведение следующих экологических работ:

· рекультивацию буровых площадок;

· обеспечение местного населения высококачественными и экологически чистыми торфяными удобрениями и тепличными грунтами;

· организацию лечения населения грязевыми композициями из торфа и сапропеля;

· обеспечение очистки подземных вод от соединений железа.

В районе города Стрежевого имеются значительные запасы минеральных вод, представляющих собой, как и торфяные месторождения, ценные природно-лечебные ресурсы. Для бальнеологических целей пригодны термальные хлоридные натриевые воды, обогащенные, как правило, комплексом специфических компонентов с преобладанием йода и брома. Напор и дебиты запасов минеральных вод достаточны для организации лечебно-оздоровительной деятельности и разлива.

Данная минеральная вода может быть использована для наружного применения в виде общих ванн при заболеваниях сердечно-сосудистой системы, органов пищеварения, нервной системы, опорно-двигательного аппарата, гинекологических и болезнях кожи.

В регионе создания ТЭП Стрежевой имеются два значительных месторождения глинистого сырья: Стрежевское и Александровское.

Стрежевское месторождение глинистого сырья расположено в 23 км к северо-востоку от г.Стрежевого. Запасы оценены по категориям В и С1 в количестве 3781 тыс. куб. м. Забалансовые запасы равны 926 тыс. куб. м. Прирост запасов за счет прилегающих площадей ограничен, но возможен за счет перевода забалансовых запасов в балансовые.

Для качественной характеристики глинистого сырья производились технологические и полупромышленные испытания. Полупромышленные испытания определили пригодность сырья для производства пустотелого кирпича. Проведенная радиационно-гигиеническая оценка сырья позволяет использовать его во всех видах строительства без ограничений.

Технико-экономический анализ показал целесообразность разработки Стрежевского месторождения и пригодность использования сырья для производства пустотелого кирпича марки "100", по морозостойкости – мрз 15. Производство кирпича будет рентабельным при производственной мощности 50 млн. штук кирпича в год.

Демография

Численность постоянного населения – 49 тыс. человек. Удельный вес в численности населения области – 4,2%.

Экономика

В наибольшей степени экономика Стрежевого ориентирована на добычу нефти, её переработку и сервисное обслуживание месторождений. Стрежевой является домом нефтяников, работающих на территории Томской и Тюменской областей. Любое другое производство неконкурентоспособно с южными регионами в силу более высокой оплаты труда, транспортных расходов, климатических особенностей.

Рис. 2 Схематическая карта территории г.Стрежевого

1 – АЗС, 2 – ремонтные базы НГДУ; 3 – теплиц; 4 – ферма; 5 – конеферма; 6 – котельная на мазуте; 7 – площадка разгрузки стройматериалов ДСК; 8 – телецентр; 9 – парковая зона; 10 – зона индивидуальной застройки

В целях решения комплексной задачи, территории городов поделены на микрорайоны в различных вариантах, которые объединяют 9-10 снеговых проб (приложение 1, 2, 3, 4). Для расчета пылевой нагрузки используются данные таблиц 2, 3, а концентрация микроэлементов выбираются из базы данных согласно номеру пробы (табл. 4, 5).

Содержание и порядок выполнения работы

В ходе выполнения лабораторной работы проводится последовательная обработкаматериала с последующим получением реальных выводов. Работа включает три этапа исследований.

I этап:

1. Определение общей запыленности территории и построение схемы.

2. Выбор элементов – загрязнителей согласно классам опасности, расчет статистических параметров в целом для выборки по исследуемой террито­рии.

3. Построение моноэлементных схем содержания тяжелых металлов в твер­дом осадке снега.

4. Расчет статистических параметров, коэффициентов концентрации, суммарного показателя загрязнения­ (СПЗ) и построение аддитивной схемы загрязнения (по СПЗ).

5. Построение геохимического ряда ассоциации элементов с коэффициентами­ концентрации в порядке убывания

6. Расчет суммарного показателя нагрузки (СПН) и построение аддитивной схемы по СПН.

II этап:

1. Построение схемы прогноза заболеваемости населения с учетом пылевой нагрузки.

2. Построение схемы прогноза заболеваемости населения по данным суммарного показателя загрязнении

IIIэтап:

Составление схемы природоохранных мероприятий для территории города.

На первом этапе, по данным снегового опробования (дата отбора проб и начало снегостава, вес твердого осадка в снеге, параметры площади шурфа), проводится рас­чёт пылевой нагрузки в каждой точке (таблица 2, 3). Материалы представляются и виде таблицы, а итоговые значения в размерности мг/м²*сут или кг/км²*сут, что сопоставимо между со­бой.

1. Пылевая нагрузка рассчитывается по формуле (1):

(1)

где Р_n – величина пылевой нагрузки, мг/м²*сут или кг/км²*сут;

Р_o – вес твердого снегового осадка, мг (кг) (табл. 2, 3);

S – площадь снегового шурфа, м² (км²) (табл. 2, 3);

t – количество суток от начала снегостава до дня отбора проб.

Согласно методическим рекомендациям по геохимической оценке загрязнения территории химическими элементами [7] принято в качестве фоновой нагрузки 20 мг/м²*сут, тогда как в Антарктиде эта величина равна соответственно 1 мг/м²*сут, а в Арктике 0,006-0,06 мг/м²*сут.

Полученные значения выносятся на схему и проводятся изолинии согласно уровню загрязненности:

0-250 мг/м²*сут – низкая степень загрязнения;

251-450 мг/м²*сут – средняя степень загрязнения;

451-850 мг/м²*сут – высокая степень загрязнения;

>850 мг/м²*сут – очень высокая степень загрязнения.

Деление на уровни загрязнения принято согласно [7].

В том случае, когда провести изолинии нет возможности по данной шкале, используется фоновая величина для выявления потенциально опасных зон (20-60-100 мг/м²*сут).

Таблица 2