Эколого-геохимическая оценка горнорудного района (на примере Садоно-Унальской котловины, республика Северная Осетия-Алания)

Глава 2. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

Полевые исследования в районе Унальского хвостохранилища проводились в 1989-2004 г.г. и включали в себя:

• эколого-геохимическое картирование территории с опробованием почв, вод и донных отложений водотоков;
• мониторинговые исследования в районе Унальского хвостохранилища с опробованием почв, растительности, поверхностных вод, рудничных вод, отвалов, сухой части поверхности хвостохранилища и пылевых выпадений.

Почвенные пробы отобраны по 9-ти профилям, ориентированным вкрест простирания предполагаемой техногенной аномалии. Сеть опробования составляла 200x50 м., пробы отбирались с поверхности (10-15 см). Для изучения проникновения загрязнения на глубину проходились шурфы глубиной до 1 м с погоризонтным опробованием с интервалом 0,2 м. Опробование донных отложений проводилось из русел р.р. Майрамдон и Уналдон из песчано-глинистой фракции руслового аллювия с шагом 100 - 250 м. Пробы воды отбирались по разреженной сети: расстояние между пунктами 1000 - 1500 м.

Опробование рудничных вод проводилось в местах их излияния из штолен, а также из рек в 100 м выше и ниже по течению от места впадения рудничных вод.

Опробование представительных видов растительности (листьев и плодов яблонь, картофеля, кукурузы, спилов деревьев) проводилось параллельно с отбором почвенных проб (на нижних террасах р. Ардон - с каждой 3-й почвенной пробой, на остальной территории - с каждой 5-7-й). Опробование хвостохранилища проводилось с поверхности по периметру (по сухой части), шаг опробования 100м.

Для оценки количества пылевых выпадений в 1998 - 2000 г.г. использовались смывы с листьев и плодов яблони, в 2003 пыль собиралась в специальные емкости с водой. После фильтрации через фильтр <синяя лента>, анализировались как твердая, так и жидкая фазы атмосферных выпадений.

Для определения концентраций химических элементов в пробах почв, донных отложений, отвалов, сухой части хвостохранилища и растительности использовался приближенно-количественный спектральный анализ, который выполнялся в лаборатории Опытно-методической экспедиции (ОМЭ) (г. Александров). Лаборатория имеет свидетельство об аттестации и обеспечена необходимыми государственными стандартами и образцами.

В пробах почв, отвалов, сухой части хвостохранилища и донных отложений определялись содержания 36 химических элементов: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cr, V, Mo, Ag, Mn, As, Sb, W, Sn, Bi, Ba, Sc, Ti, Li, Be, Nb, Y, Yb, Zr, Hf, La, Ce, Cd, In, P, Ge, Ga, Sr, Ta, Tl и B, предварительное истирание проб проводилось в той же лаборатории. Определение содержаний 12 химических элементов в пробах растительности проводилось после их предварительного сухого озоления: Cu, Zn, Pb, Ni, Co, Cr, V, Mo, Ag, Mn, Sn и Sr. Все метрологические характеристики анализов, проведенных в ОМЭ, не превышали допустимых пределов, предусмотренных действующими инструкциями.

Концентрации микроэлементов в пробах воды, пылевых смывах, вытяжках из почв, пыли и шлама хвостохранилища определялись атомно-абсорбционным анализом на спектрометре AAS-3 фирмы Карл Цейсс Йена с дейтериевым корректором в пламени воздух - ацетилен (кафедра геохимии, МГУ). Предварительная подготовка проб проводилась в лаборатории кафедры геохимии МГУ.

Для разделения растворимых и взвешенных форм тяжелых металлов в природных водах проводилась их фильтрация через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм. Гидропробы концентрировались методом упаривания в присутствии хлорной (HClO₄) и азотной (HNO₃) кислот, в соотношении 1:3. Пробы пыли и водной взвеси озолялись при t - 400°C (с добавлением капли HNO₃), разлагались плавиковой (HF) и хлорной (HСlO₄) кислотами. Подвижные формы тяжелых металлов извлекались из почв вытяжкой ацетатно-аммонийного буфера (ААБ) с рН = 4,8. Отношение твердой фазы к жидкой = 1:10.

Изучение форм нахождения микроэлементов в пыли, почвах, шламе хвостохранилища проводилось методом последовательных вытяжек, методами рентгенофазового, минералогического и микрозондового анализов.

В отдельных пробах пыли и почв для детального сравнения содержаний микроэлементов между аномалиями использовался количественный спектральный анализ (спектральная лаборатория кафедры геохимии, МГУ) и инверсионный вольтамперометрический (химическая лаборатория кафедры геохимии, МГУ).

Макросостав природных вод определялся методом объемного химического анализа по стандартным методикам [Руководство , 1977], измерение pH проводилось в момент отбора проб полевым pH-метром. Макросостав почв определялся методом силикатного анализа в лаборатории ЛОГС (геологический факультет, МГУ), содержания Сорг., N, S определялись методом сухого сжигания в ВНИИ Защиты растений.

Обработка и количественная интерпретация геохимических данных осуществлялась с помощью программного пакета "Gold digger" (разработан на кафедре геохимии МГУ).

При обработке геохимических данных производилось определение параметров фона (С_Ф - фоновые концентрации и ф - стандартный множитель), минимально-аномальных концентраций (С_мин.ан.), средних содержаний в контуре аномалий (С_{ан. ср.}), коэффициентов концентрации (К_с) химических элементов [Справочник , 1990], пылевая нагрузка [Сает и др., 1990]. Доля подвижных форм металлов от их валовых (общих) концентраций определялась по формуле: доля п.ф.% = (С_I / С_II)*100%, где С_I - содержание химического элемента в почвенной вытяжке, С_II - валовое содержание химического элемента в почве.

Для характеристики загрязнения в изученных компонентах окружающей среды использовались отношения содержаний химических элементов к ПДК (ОДК) (КПДК) и суммарный показатель загрязнения Z_с [Сает и др., 1990]. Количественная оценка степени техногенного загрязнения почв проводилась по методам интерпретации геохимических аномалий, разработанных в прогнозно-поисковой геохимии [Справочник , 1990]. Определение уровней загрязнения по значениям суммарного показателя Z_с в почвах, растительности и донных отложениях проводилось в соответствии с существующими нормативами [Методические рекомендации . . ., 2001].