Материал: geochem_labs

46

4.

Рассчитать

таблицы

минимально

аномальных

содержаний

элемента

C

min.an.

(m)

и

C’

min.an.

(m)

либо

, 

если

это

более

целесообразно

, 

пересчитать

исходные

содержания

в

нормированные

и

далее

поль

-

зоваться

значениями

u

min.an.

(m)

и

u’

min.an.

(m)

. 

Пересчет

исходных

содержаний

в

нормированные

легко

осуще

-

ствляется

с

помощью

программ

 Excel 

или

 Statistica. 

5.

Пометить

подозреваемые

на

аномальность

точки

на

карте

-

разноске

исходных

данных

или

на

схеме

геохимического

опробова

-

ния

. 

При

необходимости

записать

возле

точек

соответствующие

значения

C(x,y)

или

u(x,y)

. 

Проверить

эти

точки

на

аномальность

и

в

итоге

оконтурить

на

схеме

положительные

и

отрицательные

геохи

-

мические

аномалии

. (

Заметим

, 

что

часть

помеченных

подозритель

-

ных

на

аномальность

точек

, 

содержания

в

которых

не

удовлетворя

-

ют

рассчитанным

критериям

выделения

аномалий

, 

так

и

останется

не

оконтуренной

). 

Чтобы

отрисовать

внутреннюю

структуру

и

кон

-

трастность

выделенных

на

карте

 (

схеме

) 

аномалий

, 

следует

исполь

-

зовать

два

или

несколько

контуров

: 

первый

  (

внешний

) 

для

самых

слабых

аномалий

, 

второй

  (

первый

вложенный

) – 

для

аномалий

с

контрастностью

≥

 3, 

третий

 –

с

контрастностью

≥

 5 

и

т

.

д

. 

На

этом

этапе

работы

используются

все

имеющиеся

результаты

геохимической

съемки

, 

в

том

числе

и

те

данные

, 

которые

были

исключены

из

рассмотрения

на

этапе

оценки

параметров

геохи

-

мического

фона

. 

Таким

образом

, 

картируются

все

аномалии

: 

и

явные

, 

и

слабые

. 

Указанные

операции

можно

выполнять

вручную

на

схеме

-

разноске

либо

на

компьютере

с

использованием

программы

 Surfer. 

Лабораторную

работу

можно

выполнять

вручную

с

исполь

-

зованием

карманного

калькулятора

или

на

компьютере

с

использо

-

ванием

программ

 Excel, Statistica, Surfer 

или

других

программ

, 

по

-

зволяющих

работать

с

электронными

таблицами

, 

статистическими

функциями

и

строить

геохимические

карты

. 

Результаты

представ

-

ляются

в

виде

рукописных

материалов

и

от

руки

нарисованных

карт

(

схем

) 

геохимических

аномалий

либо

в

виде

компьютерных

распе

-

чаток

с

соответствующими

комментариями

. 

47

Лабораторная

работа

Численные

показатели

и

графическая

характеристика

  

загрязнения

почв

тяжелыми

металлами

и

другими

  

химическими

элементами

Цель

работы

:

научиться

оценивать

степень

загрязнения

почв

тяжелыми

металлами

и

другими

химическими

элементами

с

помощью

принятых

в

экологической

геохимии

количественных

по

-

казателей

и

наглядных

графиков

, 

а

также

делать

обоснованные

за

-

ключения

о

характере

и

экологической

опасности

выявленного

за

-

грязнения

. 

Исходные

данные

:

результаты

определения

содержаний

ря

-

да

химических

элементов

в

пределах

локальной

площадки

геохими

-

ческого

опробования

почв

 (

средние

содержания

по

результатам

ана

-

лиза

m

проб

); 

справочные

эколого

-

геохимические

материалы

. 

Решаемые

задачи

: 

• 

определить

круг

геохимических

элементов

 – 

загрязнителей

почв

, 

уровни

их

накопления

  (

коэффициенты

концентрации

) 

по

сравнению

с

незагрязненными

почвами

; 

• 

сравнить

содержания

элементов

в

изученных

почвах

с

пре

-

дельно

допустимыми

концентрациями

 (

ПДК

) 

либо

ориенти

-

ровочно

допустимыми

концентрациями

  (

ОДК

); 

вычислить

коэффициенты

концентрации

по

отношению

к

ПДК

/

ОДК

(

K

ПДК

); 

• 

рассчитать

суммарные

показатели

загрязнения

почв

 (

Z

C

) 

эко

-

логически

опасными

химическими

элементами

различных

классов

опасности

; 

• 

выписать

формулу

ассоциации

элементов

, 

накапливающихся

в

данной

техногенной

почвенной

аномалии

; 

• 

графически

изобразить

характер

загрязнения

почвы

в

виде

геохимического

спектра

; 

• 

на

основе

перечисленных

выше

количественных

показателей

и

графика

сделать

заключение

о

характере

, 

уровне

и

эколо

-

гической

опасности

загрязнения

почв

данного

локального

участка

. 

48

Общие

сведения

. 

Эколого

-

геохимическое

изучение

почв

яв

-

ляется

весьма

важным

и

показательным

, 

поскольку

именно

почвы

отражают

осредненный

за

достаточно

длительное

время

, 

накоплен

-

ный

  (

кумулятивный

) 

эффект

загрязнения

окружающей

среды

. 

Эко

-

геохимическое

опробование

почв

, 

как

правило

, 

выполняется

путем

литогеохимических

съемок

с

отбором

проб

из

верхнего

слоя

почвы

, 

наиболее

подверженного

техногенному

загрязнению

, 

на

глубину

до

5 

см

. 

При

этом

в

пробу

обычно

попадает

материал

обогащенных

ор

-

ганическим

веществом

горизонтов

  A

0

  (

грубогумусового

слоя

) 

и

  A

1

(

собственно

гумусового

). 

Однако

на

участках

, 

где

осуществляется

земледелие

, 

почвы

опробуются

на

глубину

пахотного

слоя

 A

пах

.

 (

до

20-30 

см

). 

Чтобы

сгладить

микронеоднородности

распределения

элементов

в

почвах

и

, 

таким

образом

, 

повысить

надежность

данных

, 

на

каждой

точке

целесообразно

отбирать

сборную

пробу

, 

состоя

-

щую

из

нескольких

 (

обычно

 3 – 5) 

частных

проб

, 

взятых

неподалеку

друг

от

друга

. 

После

того

, 

как

пробы

подготовлены

к

анализу

и

за

-

тем

проанализированы

, 

по

содержаниям

элементов

в

m

пробах

, 

ото

-

бранных

в

пределах

какого

-

либо

локального

участка

или

площадки

съемки

, 

целесообразно

вычислить

среднее

содержание

и

именно

его

использовать

для

дальнейших

расчетов

количественных

показателей

загрязнения

почвы

. 

Нормальный

естественный

уровень

содержания

элемента

в

почвах

характеризуется

среднефоновым

содержанием

C

ф

, 

которое

отвечает

типичному

среднему

уровню

содержаний

элемента

в

поч

-

вах

соответствующего

типа

в

изучаемом

районе

за

пределами

участ

-

ков

существенного

техногенного

и

  (

или

) 

природного

загрязнения

. 

При

отсутствии

данных

по

конкретному

району

работ

в

качестве

C

ф

берут

среднее

содержание

элемента

в

почвах

мира

  (

то

есть

кларк

почв

C

к

). 

Чтобы

оценить

, 

является

содержание

элемента

в

исследуе

-

мой

почве

нормальным

 (

фоновым

или

околофоновым

), 

избыточным

(

выше

среднефонового

) 

или

дефицитным

  (

ниже

среднефонового

), 

используется

коэффициент

концентрации

 - 

численный

показатель

, 

вычисляемый

как

отношение

содержания

элемента

в

данной

точке

(

либо

среднего

содержания

в

пределах

локального

участка

) 

к

сред

-

нефоновому

содержанию

: 

49

K

C

 = C/C

Ф

В

том

случае

, 

когда

исходными

данными

для

числителя

яв

-

ляются

средние

содержания

элементов

, 

вычисленные

по

этой

фор

-

муле

величины

коэффициентов

концентрации

тоже

будут

представ

-

лять

собой

средние

значения

для

изучаемой

площадки

опробования

. 

Если

элемент

загрязняет

почву

, 

накапливаясь

в

ней

, 

то

K

C 

> 1. 

Однако

, 

чтобы

быть

уверенным

, 

что

превышение

нормально

-

го

фонового

уровня

содержаний

действительно

имеет

место

, 

нужно

рассчитать

минимально

аномальное

значение

K

C ma

.

Эта

величина

определяется

погрешностью

определения

среднего

содержания

эле

-

мента

, 

складывающейся

из

погрешностей

опробования

в

связи

с

микронеоднородностями

распределения

элемента

в

почве

, 

а

также

погрешностями

подготовки

проб

к

анализу

и

их

анализа

. 

Если

в

ка

-

честве

среднего

содержания

взято

среднее

геометрическое

или

ме

-

дианное

значение

, 

а

погрешность

геохимической

съемки

охаракте

-

ризована

стандартным

множителем

ε

погр

, 

который

является

антило

-

гарифмом

среднеквадратической

погрешности

логарифмов

опреде

-

ляемых

содержаний

, 

то

с

доверительной

вероятностью

более

 99%  

,

/

3

m

погр

ma

C

K

ε

=

где

m

 – 

количество

проб

, 

по

результатам

анализа

которых

определе

-

но

среднее

содержание

C

для

данной

площадки

опробования

. 

В

том

случае

, 

если

K

C

≥

K

C  ma

, 

можно

быть

уверенным

, 

что

факт

накопле

-

ния

химического

элемента

в

почве

установлен

статистически

на

-

дежно

. 

В

том

случае

, 

когда

K

C

≤

 1/

K

C  ma

, 

статистически

надежно

ус

-

тановлен

дефицит

элемента

по

сравнению

с

нормальным

уровнем

. 

Если

же

 1/

K

C  ma

≤

K

C

≤

K

C  ma

, 

то

можно

утверждать

, 

что

содержание

элемента

в

пределах

данной

площадки

опробования

от

фонового

отличается

несущественно

  (

статистически

незначимо

). 

Обычно

ве

-

личина

погрешности

геохимической

съемки

рассчитывается

по

ре

-

зультатам

двукратного

  (

первичного

и

повторного

) 

опробования

в

ряде

точек

съемки

. 

В

тех

же

случаях

, 

когда

конкретная

величина

ε

погр

не

определялась

, 

целесообразно

принять

численное

значение

50

предельной

допустимой

погрешности

геохимической

съемки

, 

кото

-

рое

равно

 1,80. 

По

содержаниям

тех

элементов

, 

для

которых

имеются

уста

-

новленные

значения

ПДК

или

ОДК

, 

вычисляются

также

значения

коэффициентов

концентрации

по

ПДК

 (

ОДК

)

: 

K

ПДК

 = C / C

ДК

 , 

где

в

качестве

допустимой

концентрации

C

ДК

используется

значение

ПДК

или

, 

при

его

отсутствии

, 

ОДК

. 

Почвы

можно

считать

незагряз

-

ненными

или

в

допустимых

пределах

загрязненными

данным

эле

-

ментом

, 

если

для

него

K

ПДК

≤

 1. 

Суммарный

показатель

загрязнения

почв

Z

C

характеризует

надфоновое

накопление

группы

химических

элементов

и

рассчиты

-

вается

по

формуле

Z

C

 = 

Σ

K

C

 – (

n

 – 1) , 

где

n

 – 

количество

элементов

, 

коэффициенты

концентрации

которых

суммируются

. 

При

этом

в

расчет

суммы

вовлекаются

K

C

только

тех

элементов

, 

для

которых

факт

превышения

фонового

содержания

ус

-

тановлен

статистически

надежно

, 

т

.

е

. 

K

C

≥

K

C  ma

. 

Суммарный

пока

-

затель

загрязнения

обычно

вычисляют

по

всем

тем

элементам

, 

опре

-

делявшимся

в

почвах

, 

которые

отнесены

к

первому

, 

второму

или

третьему

классам

опасности

, 

либо

отдельные

значения

суммарных

показателей

по

группам

элементов

соответствующих

классов

опас

-

ности

. 

В

настоящее

время

классы

опасности

в

почвах

установлены

для

следующих

элементов

 (

табл

. 8, 9): 

1 

класс

 (

чрезвычайно

опасные

элементы

): Hg, Pb, Zn, Cd, As, 

Se, F; 

2 

класс

 (

высоко

опасные

): Cu, Ni, Co, Cr, Mo, Sb, B; 

3 

класс

 (

умеренно

опасные

): Mn, V, W, Sr, Ba. 

Накопление

остальных

элементов

в

почве

оценивается

как

менее

опасное

загрязнение

, 

и

для

них

классы

опасности

не

установ

-

лены

.  

Для

характеристики

элементного

состава

геохимических

почвенных

аномалий

используются

формулы

ассоциаций

элемен

-

тов

-

загрязнителей

. 

В

формулу

включаются

элементы

с

K

C

≥

K

C  ma

;