Эколого-геохимическое исследование донных отложений рек города Красноярска

Федеральное агентство по образованию

  ГОУ ВПО Красноярский  государственный  педагогический  университет им. В.П. Астафьева 

 

 

Факультет биологии, географии и химии

Кафедра физической географии и геоэкологии

Специальность 020804 –«геоэкология»

Группа 45

 

Курсовая работа

Эколого-геохимическое исследование донных отложений рек города Красноярска. Ti и P

 

 

 

 

                  

Проверила: кандидат геолого-минералогических наук,

Доцент ВАК,

Ананьева Татьяна Алексеевна

Выполнил студент 45 группы

Глазков Алексей Викторович

 

                                                 Красноярск 2014

Содержание:

 Введение ............................................................................................................................ 3

1.1.Полевые эколого-геохимическое исследования........................................................4

1.2. опробование донных отложений…………………………..…………….…….…...4

1.3. Подготовка проб к анализу ….….…………………………………..….…..…..…...5

  2 . Результаты атомно-эмиссионного спектрального анализа …………………....…5-6

  2.1. Расчеты …………………...........................................................................................5-6

 

  2.2. Обсуждение результатов анализа…………………………………...…….........….6

 

  3.3.1. Среднее содержание элементов в донных отложениях…..……………....……7

 

  4.1. Характеристика элементов……………………………………………….…..…….8

 

 4.1. Характеристика Тi ……………………………………………….……….……….…8

 

4.1.1 История ……………………………………………………………………………....8

 

4.1.2. Нахождение в природе  ………………………………………………………….….8

 

4.1.3. Применение ……………………………………………………………………...….9

 

4.2.  Характеристика Р ………………………………………………………….………...12

 

4.2.1. История ………………………………………………………………………………12

 

4.2.2. Нахождение в природе………………………………………………………………13

 

4.2.3. Применение ………………………………………………………………………….14

 

Заключение ……………………………………………………………………….............…15

 

 Список использованной  литературы ..................................................................................16

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Объектом и предметом геохимии окружающей среды являются химические элементы в естественных условиях,  а так же их поведение в условиях взаимодействия живого и косного вещества, условия миграции и накопление. В связи с этим  были проведены эколого-геохимические  исследования 3 крупнейших рек в г. Красноярске.

Цель данной работы, заключается в изучении поведения элементов в илистых отложениях рек Красноярска, выявление особенностей концентрации данных элементов и возможные их пути попадания в окружающую среду .

Для этого проводились полевые исследование т.е. прохождение маршрута , заложенного по определенному профилю. Были взяты пробы илистых отложений 3-х рек города Красноярска, что бы определить распространение элементов. [Таблица . Список, номера, места взятия проб донных отложений]

Методика эколого-геохимических исследований во многом основана  на методике геохимических поисков.

На каждой точке (место взятия пробы) наблюдения выполнялись по определенной схеме и заносились в полевые дневники.

В данном работе определяется содержание в илистых отложениях Ti и P, а так же описаны возможные источники этих элементов и их роль в жизни человека.

 

 

 

 

 

 

  

                                                           

 

   

                                                                  3

1. Полевые эколого-геохимические исследования

 Если проектом предусматривается только качественная оценка состояния окружающей среды, то полевые исследования проводятся в летний период для уточнения ландшафтно-геохимической карты, созданной камеральным путем, и выявление ландшафтно-геохимических аномалий.

 Отбор проб и оформление полевых материалов.

Количество проб обусловлены объектом, и  сеть отбора предусмотрены проектом.

 Полевая документация  проб отбора ведется в стандартной полевой книжке  одновременно с отбором пробы и описанием ландшафтно- геохимических особенностей района по ходу маршрута . Все записи проводятся  простым  черным карандашом  в поле .

На карту фактического материала  выносятся все и точки отбора проб . Точки отбора проб выделяются на карте черным цветом (2009г.) и оранжевым цветом (2013г.) подписывается номер пробы . [ Рисунок 1. Места взятия проб донных отложений.]

1.2. Опробование донных отложений

 Опробование донных  отложений проводилось для установления  закономерностей распространения  элементов и их соединений  в донных и прибрежных отложениях  рек Красноярска.

 При количественной оценке состояния окружающей среды пробы илистых отложений отбирались для установления закономерностей распределения элементов и их соединений в выделяемых участках.

 При опробировании, пробы ила отбирались в мелководье рек, 2 метра от берега, штыковой лопатой. Масса отобранных проб ориентировочно составляет 100 грамм.

 Затем пробы были  просеяны и просушены. В процессе  сушки из проб илистых отложений  были удалены водоросли и обломки  горных пород (Щебень, песок) размером  более 0,5 мс в диаметре.

Исследования в пределах аквальных ландшафтов. Для количественной оценки производится отбор проб по сети, соответствующей стадии проводимых эколого-геохимических исследований. Пробы необходимо отбирать из верхнего горизонта донных отложений.            

1.3. Подготовка проб к анализу

Перед началом обработки все пробы были рассыпаны на бумагу и разминались крупные комки , а так же удалялись различные включения (корни , камни , стекло, уголь и др.)

Затем пробы были  высушены до воздушно-сухого состояния в сушильном шкафу т.к. обработка влажных проб запрещена  и осуществлялась в строгом соответствии с единой схемой обработки .

Пробы растирались в ступках пестиком и просеивались через сито диаметром отверстий 1 мм.

Растирание  производилось  в условиях , исключающих заражение проб ранее истиравшимся материалом , до состояния пудры.

Озоление проводилось в лаборатории с использованием фарфоровых чашечках в специальных электрических печах, при температуре 500о С.

Золу снова подвергали растиранию. После чего пробы были помещены в заранее подготовленный и подписанный  бумажный конверт.

Пробы отправили в лабораторию на атомно-эмиссионный спектральный анализ.

Затем проводилась обработка результатов анализа ,выявление закономерностей распределения химических элементов и статистическая обработка.

2 . Результаты  атомно-эмиссионного спектрального  анализа

2.1 Расчеты 

Для того чтобы охарактеризовать геохимические особенности отдельных геохимических систем ( в нашем случае это донные отложения )  и подчеркнуть  их отличие от среднего химического состава литосферы  применяется Кларк концентрации  - это отношение местного кларка к кларку в земной коре.

[Таблица 2 . Результаты атомно-эмиссионного спектрального анализа и кларки концентраций химических элементов.]

 

 

 

                                                                 5

 

К фосфора 0,093  %  ( К в земной коре   по Виноградову )

К фосфора  0,15  %  (К в глубоководных илах по Алексеенко)

К титана 0,45% (К в земной коре по Виноградову)

К титана 0,466% (К в глубоководных илах по Алексеенко)

 КК =  Са ÷К

Где  Са - содержание химического элемента в пробе

        К  – кларк  в земной коре по  Виноградову  и кларк в глубоководных илах по  Алексеенко

2.2 Обсуждение результатов анализа

Содержание титана в пробах 10 и 16 за 2009 год  превышает допустимую норму, а в пробах 2, 3, 4, 5, 7, 8, 24, 25, 26, 27, 29, 30 за 2013 год превышает допустимую норму от 1,5 до 4 раз. Содержание фосфора в пробах 10, 16, 18 превышает допустимую норму в пробах за 2009 год, и не превышает не в одной из проб за 2013 год. [Рисунок 2. Кларк Концентрации титана в пробах донных отложений].

В донных отложениях Базаихи, Енисея, Качи увеличилась концентрация титана во всех пробах.

В пробах 2013 года значительно больше титана, чем в пробах 2009 года. Самая высокая концентрация наблюдается в пробах – 8 (Кк 1300) река Енисей, 26 (Кк 2000) река Кача все пробы 2013 года. Горные породы, по которым протекают реки, не могут поставить в окружающую среду столь огромное количество Титана. Причину необходимо искать в антропогенной деятельности - сброс в воду опасных отходов производств, преимущественно предприятий металлургии и машиностроения, а так же выбросы в атмосферу с угольных ТЭС.

Фосфор в большинстве случаев имеет значение меньше кларка концентрации, и его количество по сравнению с 2009 годом значительно уменьшилось, и превышения кларка концентрации за 2013 год не наблюдается.

Помимо этого был построен график сравнительного содержания титана (2009 и 2013 год ) и фосфора (2009 и 2013 год ), показывающий разницу между этими годами. Из него наглядно видно, что концентрация титана значительно выросла, а концентрация фосфора значительно уменьшилась. Сравнение кларков концентрации велось по реке Енисей, так как  в нее впадают остальные реки, отсюда следует, что в Енисей поступают все элементы с реки Кача и Базаиха. [ График 1 и 2. Сравнение кларков концентрации элементов за 2009 и 2013 года ( река Енисей)].

                                                                 6

3. 3.1Среднее содержание элементов в пробах илистых отложений.

Среднее содержание по 18 пробам 2009 год.

Ti = 0,3511 %

P =0,0631  %

Река Енисей (12 проб)                         Река Базаиха( 2 пробы)

Ti =0,329 %                                                      Ti =0,42 %

P =0,0581 %                                                     P =0,049 %

Река Кача (2 пробы)

Ti=0,402 %

P =0,085 %

Среднее содержание по 30 пробам 2013 год

Ti = 0,521 %

P =0,0464  %

Река Енисей (10 проб)

Ti =0,569 %

P =0,0416 %

Река Базаиха( 10 проб)                           Река Кача (10 проб)

Ti =0,233 %                                               Ti=0,761 %

P =0,0593 %                                              P =0,0383 %

 

 

                                                                7

4 .Характеристика  элементов

4.1 Характеристика  Ti

Титан — элемент побочной подгруппы четвёртой группы, четвёртого периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 22. Простое вещество титан  лёгкий металл серебристо-белого цвета. Существует в двух кристаллических модификациях: α-Ti с гексагональной плотноупакованной решёткой, β-Ti с кубической объёмно-центрированной упаковкой, температура полиморфного превращения α↔β 883 °C. Температура плавления 1660±20 °C. Tитан имеет твердость по Бринеллю 175 МПа.

4.1.1. История

Открытие TiO2 сделали практически одновременно и независимо друг от друга англичанин У. Грегор и немецкий химик М. Г. Клапрот. У. Грегор, исследуя состав магнитного железистого песка (Крид, Корнуолл, Англия, 1791), выделил новую «землю» (оксид) неизвестного металла, которую назвал менакеновой. В 1795 г. немецкий химик Клапрот открыл в минералерутиле новый элемент и назвал его титаном. Спустя два года Клапрот установил, что рутил и менакеновая земля — оксиды одного и того же элемента, за которым и осталось название «титан», предложенное Клапротом. Через 10 лет открытие титана состоялось в третий раз. Французский учёный Л. Воклен обнаружил титан в анатазе и доказал, что рутил и анатаз — идентичные оксиды титана.

Первый образец металлического титана получил в 1825 году Й. Я. Берцелиус. Из-за высокой химической активности титана и сложности его очистки чистый образец Ti получили голландцы А. ван Аркел и И. де Бур в 1925 году термическим разложением паров иодида титана TiI4.