Екологічний стан городньої продукції, вирощеної на території Червонозаводського району м. Харкова

Рисунок 3.1 Принципова схема атомно-абсорбційного спектрофотометра.

1- джерело живлення, 2- лампа з полим катодом, 3-вогонь, 4-монохроматор, 5-фотоелектричний детектор, 6-присилювач, 7-гальванометр, 8-розпилювач, 9-розчин що досліджується.

Принцип дії атомно-абсорбційного спектрофотометра.

Розчин, що досліджується у вигляді аерозолю вводять у полум'я горілки 3. У полум'ї відбувається випаровування розчинника, плавління та випаровування проби, термічна дисоціація молекул та заснування вільних атомів. Вони можуть поглинати випромінювання від джерела 2. Світовий потік від 2 проходить 3 та 4. Далі виміряють поглинання світла атомами елемента, що досліджується. Виходячий потік світла реєструється 5. Сигнал з 5 підсилюється за допомогою 6, реєструється 7.

Найбільш ефективним способом атомізації є плам'я ацетилен-повітря. Цей розчин використовується для визначення більшої кількості елементів (Ca, Mg, Co, Fe, Cr, Ni). Для визначення у грунтах таких металів як Al, Si, Ti, Zn, Ca, Sr використовують розчин закису азоту з ацетиленом.

Підготовка грунту та рослинного матеріалу до аналізу.

Пiд час пiдготовки до хiмiчного аналiзу проби висушують в лабораторiї на паперi або кальцi. З грунту вилучають рiзноманiтнi включення та розтирають в ступцi, просiюють через сито з отворами 1 мм, розташовують у колбу ємністю 100 мл, доливають 50 мл ацетатно-амонійного буферного розчину з рН 4,8, (для приготування буферного розчину необхідно 108 мл 98% СН3СООН та 75 мл 25% розчину NН4ОН додати до 800-900 мл бідисцильованої води, перемішати, заміряти рН, якщо необхідно, довести його до 4,8, після чого розчин водою до 1 л. Реактиви для приготування буфера повинні бути кваліфікації особової чистоти), суспензію бовтають 1 год. (або настоюють упродовж доби). Витяжку фільтрують через сухий складчастий фільтр у пробірку, першими порціями ополіскують пробірку та їх викидають.

Пiсля екстрагування виконують концентрування рухомих форм важких металiв. Визначення кобальту та міді у деяких випадках в ацетатно-амонійному буферному розчині прямим методом неможливо із-за низьких концентрацій. У таких випадках застосовують попереднє концентрування. Сирий рослинний матерiал висушують у добре провiтрюваних примiщеннях або в сушильних шафах при температурi 70-80С?. Цю масу рiвним шаром розкладають на пергаментi або кальцi. Коренеплоди попередньо розрiзають на дрiбнi частини, що в подальшому полегшує подрiбнення.

Пiсля висушування здiйснюють подрiбнення за допомогою ножiв, ножиць, подрiбнювачiв. При цьому уникають можливостi забруднення зразкiв при контактi з металевими частинками механiзмiв.

Пiсля подрiбнення навіски рослин озоляють у кварцевих чашах та золу розчиняють у 5%-му розчині НСl, який аналізували на атомно-абсорбційному спектрофотометрі AAS-IN.

Наступнi етапи пов'язанi безпосередньо з визначенням вмiсту мiкроелементiвузразку. При виборi методiв хiмiчного аналiзу для дослiдження городньої продукцй обов'язковим є врахування декiлькох чинникiв. Згiдно вимог чинних стандартiв, чутливiсть методу дозволяє визначити елементний склад на рiвнi 10% ГДК та бiльше.

Оскiльки елементи поглинають випромiнювання в атомiзованому станi лише у надзвичайно вузьких специфiчних дiлянках спектру, даний метод є надзвичайно чутливим та специфiчним. В цьому перевага даного методу у порiвняннi з iншими.

Відносна похибка у відсотках при атомно-абсорбційному аналізі складає для Fe - 2.5-7% , Mn - 0.5-5% , Zn - 1.2-1.4% , Cu - 3.5-7.0% , Pb - , Co - 5-10 %, Cd - 2-14%, Ni- 5%, Cr- 1.1-1.5%.

Перешкоди, які впливають на результати атомно-абсорбційного аналізу.

Перешкоди, виникаючі при атомно-абсорбційному аналізі грунту та рослинної продукції можна поділити на п'ять груп: спектральні поміхи, хімічні поміхи, поміхи із-за різниці у складі проб( та еталонів), фонові перешкоди.

Причиною перешкод є поглинання випромінення не тільки резонансної лінії елемента , що цікавить а й також атомами інших елементів з близькою довжиною хвилі.

Найбільше значення при аналізі грунтів мають хімічні та іонізаційні перешкоди, обумовлені хімічними ефектами, які протікають у розчині або атомізаторі.

Усунути вплив хімічних перешкод можливо двома шляхами: використовувати високотемпературні полум'я, енергія яких достатньо висока, щоб розрушити комплекси та атомізувати пробу; додавати до розчину, що аналізується маскуючи речовини, які реагують з перешкоджаючими елементами та знімають можливі хімічні перешкоди

При контролі забруднення навколишнього середовища важкими металами атомно-абсорбційний метод займає ведуче положення , особливо для таких металів як Pb, Zn, Cd, Hg, As, Si, Fe, Ca, Co, Mg, Mn, K, Se, Cu. Відтворення цього методу 1-3%. У наш час цим методом можливо дослідити більше 70 хімічних елементів у різних об'єктах.

При обробцi результатiв дослiджень головним методом оцiнки якостi городньої продукції є порiвняння отриманих значень з вiдповiдними ГДК.

3.3 Аналіз та узагальнення результатів

Для дослідження впливу природних та соціально - економічних факторів на формування якості рослинної продукції в Червонозаводському районі м. Харків проведено експериментальні дослідження по визначенню якості моркви, яка вирощувалася на ділянках в центральній частині Червонозаводського району.

Рисунок 3.2 - місце відбору проб

Відбір зразків овочевої продукції здійснювався влітку (2009 р.) на території Червонозаводського району методом маршрутного обстеження. Проби ґрунту були відібрані методом конверту. Внаслідок проведених аналітичних досліджень було встановлено, що у ґрунті, моркві, пилу, росі та опадах на території Червонозаводського району було зафіксовано концентрації таких важких металів: Fe, Mg, Zn, Cu, Ni, Pb, Al, Co, Cr, Cd, результати аналізів наведені в таблиці.

Таблиця 3.3 - Вміст хімічних елементів в моркві , мг/кг

Рисунок 3.3 - Порівняння вмісту хімічних елементів в моркві з ГДК цих елементів в рослинній продукції мг/кг.

Аналізуючи результати хімічних досліджень зразку моркви можна сказати, що перевищення ГДК не спостерігається по всім елементам, крім кадмію та хрому. Перевищення допустимої концентрації хрому не суттєве на рівні 0,02, а кадмію в 6 разів. Це можна пояснити тим, що кадмій має дуже високі транс локаційні властивості. По своїй електронній конфігурації він подібний цинку, а вміст цинку має значний вплив на репродуктивну систему. Тому кадмій переважно накопичується в репродуктивних органах рослин. Варто зазначити, що важливим є те, що під час всього вегетаційного періоду на дослідній ділянці за рахунок поливу забезпечувалася висока вологість ґрунту. Це створило ще більш сприятливі умови для рухомості кадмію в системі «ґрунт - рослина».

Таблиця 3.4 - Вміст хімічних елементів в ґрунті , мг/кг

Рисунок 3.4 - Вміст хімічних елементів в ґрунті та порівняння з фоновим вмістом та ГДК , мг/кг

За результатами даних лабораторних досліджень зразків ґрунту (діаграма) можна визначити, що перевищення норм ГДК за всіма хімічними елементами для ґрунту не спостерігається. Має місце перевищення фонового вмісту по таким елементам як залізо( в 2 рази), цинк (в 6 разів), мідь (в 4 рази), свинець, кадмій та кобальт (в 1,5 рази).

Таблиця 3.5 - Вміст хімічних елементів в пилу з моркви , мг/кг

Рисунок 3.5 - Вміст хімічних елементів в пилу з моркви мг/кг (перерахована концентрація)

Аналіз пилу носив якісний характер. Як видно з даної діаграми вміст важких металів в пилу теж незначний. Зовсім не виявлені концентрації таких елементі в, як нікель, свинець, алюміній, кобальт та хром.

Таблиця 3.6 - Вміст хімічних елементів в росі та опадах мг/дм3

Проаналізувавши дані наведені в таблиці 3.4 можна зробити висновок, що важкі метали накопичуються в опадах та росі майже однаково. Тільки вміст заліза та міді у пробі дощу на третину перевищує концентрацію виявлену в росі.

Таким чином, з результатів хімічного аналізу відібраних зразків опадів можна сказати, що вони характеризуються досить задовільним станом якісних та кількісних показників вмісту хімічних елементів.

Рисунок 3.7 - Вміст хімічних елементів в опадах (дощ) та росі, мг/дм3

Як видно з даної діаграми найбільші концентрації в росі та дощу заліза та марганцю.

При порівняльному аналізі за хімічним складом окремо для кожного випадку: ґрунту, моркви, пилу, роси та дощу побудовано акумулятивні ряди.

Для ґрунту

Zn(6,0) > Mn(5,1) > Al(4,0) > Fe(3,85) > Ni(2,14) > Cu(2,1) > Cr(1,1) > Co(0,88) > Pb(0,86) > Cd (0,14)

для моркви

Fe(0,9) > Al(3,1) > Zn(3,0) > Mn(2,2) > Cu(1,7) > Co(0,42) > Pb (0,26) > Cr (0,22) > Cd (0,18) > Ni (0,16)

для пилу

Mn(0,2004) > Fe(0,1065) > Zn(0,047) > Cu(0,0354) > Cd (0,0196) > Ni (0,0) > Al(0,0) > Pb(0,0) > Co (0,0) > Cr(0,0)

для роси

Fe(0,14) > Mn (0,12) > Cu(0,014) > Co (0,012) > Pb (0,02) > Cd (0,0) > Zn (0,0) > Al (0,0) > Cr (0,0) > Ni (0,0)

для дощу

Fe (0,22) > Mn (0,13) > Cu (0,02) > Zn (0,01) > Pb (0,01) > Co (0,01) > Al (0,0) > Cr (0,0) > Ni (0,0) > Cd (0,0)

Проаналізувавши акумулятивні ряди роси та дощу можна зробити висновок, що наявність важких металів в них приблизно однакова. Концентрацій алюмінію, кадмію, нікелю та хрому не виявлено. Вміст цинку в пробі дощу на рівні 0,01, а в росі не зафіксовано.

Порівнюючи акумулятивні ряди ґрунту та моркви можна зробити наступні висновки:

вміст цинку, марганцю та кобальту в ґрунті в 2 рази більший, ніж в моркві;

концентрація свинцю в ґрунті в 3 рази перевищує концентрацію в моркві, заліза в 4, а хрому в 5;

вміст нікелю в моркві в 13 разів менше, ніж в ґрунті;

вміст алюмінію в ґрунті на 0,25% більше, ніж в моркві, а міді на 0,20%;

лише вміст кадмію приблизно однаковий.

На основі отриманих даних був розрахований коефіцієнт біоакумуляції:

Таблиця 3.5 - Коефіцієнти біоакумуляції

З отриманих даних можна зробити висновок, що ефект акумулювання є тільки для заліза та кадмію.

Рисунок 3.8 - Коефіцієнти біоакумуляції

Висновки

Велика сконцентрованість промислових підприємств на території Червоно заводського району призводить до значного погіршення стану атмосферного повітря, ґрунтів, поверхневих та підземних вод.

Викиди в атмосферу на території Червонозаводського району становлять біля 53 % від загальних викидів м. Харкова.

Особливість забруднення території міста визначається тим, що основними джерелами забруднення є підприємства машинобудування.

До складу викидів входять високотоксичні з'єднання рідких металів (Be, Se, Mg, Cd, Cn, Co і ін.).

Червонозаводський район знаходиться на південно - західній частині Східно - Європейської докембрійської платформи, в межах великого тектонічного прогину, який називається Дніпровсько - Донецькій западині, у районі сформувались відклади, які в подальшому сприятливо впливатимуть на використання земель.

З кліматичної точки зору, Червонозаводський район характеризується найменшою сумою ефективних температур і тривалістю безморозного періоду та найбільшою кількістю опадів при мінімальній повторюваності інтенсивних атмосферних засух.

Якщо оцінювати забрудненість поверхневих вод за гігієнічною класифікацією (господарсько - питним водокористуванням), то річки Уди, Лопань, Харків займають високий ступінь забрудненості, а за екологічною класифікацією - досить чисту.

У ландшафтному відношенні територія Червонозаводського району належить до лісостепової зони Лівобережної частини України. Переважають селитебні ландшафти.

Список використаних джерел

1. Доповідь пpо стан навколишнього природного сеpедовища в Хаpківській області в 2007 pоці. - Х.: 2008. - 270 с.

2. Доповідь пpо стан навколишнього природного сеpедовища в Хаpківській області в 2008 pоці. - Х.: 2009. - 262 с.

3. Карякин Л.И. Геологическое строение и полезные ископаемые на территории Большого Харькова - Х.: ХГУ, 1934 - 126 с.

4. Природа Украинской ССР. Геология и полезные ископаемые / Шнюков Е.Ф. и др. - К.: Наукова думка, 1986. - 184 с.

5. Климат Харькова / Под ред. Бабиченко В.Н., - Харьков : Наука, 1983 - 149 с

6. Харьковская область: природа и хозяйство. Материалы Харьковского отдела географического общества Украины. - Харьков: ХГУ, 1971. - 248 с.

7. Голиков А.П. Харьковская область: природа, население, хозяйство. - Х.: ХГУ, 1997. - 286 с.

8. Черванев И.Г. Городская среда Харькова. - Харьков: ХГУ, 1994.- 212 с

9. Тітенко Г.В. Особливості просторового розподілу валових і рухомих форм важких металів у ґрунтах великого міста (на прикладі м. Харків)//Вісник Харківського національного університету імені В.Н.Каразіна № 801. Сер Екологія, 2008. - С.58-64.

10. Кучерявий В.П. Урбоекологія: Підручник. - Львів: Світ, 2001 - 429с.

11. Стольберг Ф.В. Экология города: Учебник. - К.: Либра, 2000. - 260 с.

12. Кучерявий В.П. Фітомеліорація: Навч. посібник. - Львів: Світ, 2003. - 401с.

13. Атлас Харьковской области. Главное управление геодезии, картографии и кадастра при КабМине Украины, - К.: 1993. - 46 с.

14. Виленкин В.Л., Демченко М.О. Основные черты рельефа Харьковской области. - Х.: ХГУ, 1970. - 120 с.

15. Мильков Ф.Н. Человек и ландшафты. - М.: Наука, 1973. - 223 с.

16. Пащенко Я.В., Накисько С.Г. Некоторые методические подходы к изучению буферности почв к тяжелым металлам // Вісник ХДАУ. - 1999. - № 1. - С. 214 - 217.

17. Важенин И.Г. Почва как активная система самоочищення от токсического воздействия тяжелых металлов // Химия в сельском хозяйстве. - 1982. - № 3. - С. 3 - 5.

18. Доповідь про стан навколишнього природного середовища в Харківській області в 2002 році. - Х., 2003. - 167 с.

19. Григорьев А.А. Закономерности строения и развития географической среды: Избр. теорет. работы. - М: Мысль, 1966. - 382 с.

20. Загрязнение воздуха и жизнь растений. / Под ред. Майкла Трешоу. - Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 535 с.

21. Кабата-Пендиас А., Пендиас Х. Микроэлементы в почвах и растениях. М.: Мир, 1989. - 439 с.

22. Гуцуляк В.М Ландшафтна екологія. Геохімічний аспект: Навч. посібник. - Чернівці: Рута, 2002. - 272 с.

23. Атлас Харківської області. - К.: ГУГК України, 1993. - 46 с.

24. Ильин В.Б. Тяжелые металлы в системе почва-растение. - Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние, 1991. - 151 с.

25. Биндич Т.Ю., Мурза І.Ф. Міграційні здібності важких металів при поліелементному складі забруднювачів // Агрохімія і ґрунтознавство. - Спец. Випуск до V з'їзду УТГА, 6-10 липня 1998, м. Рівне. - Х., 1998. - Ч. 4. - С. 181 - 183.

26. Галаган О.О. Ландшафтно-геохімічні дослідження міграції важких металів у лісостепових ландшафтних комплексах України // Український географічний журнал. - К., 1993. - № 2. - С. 32 - 35.

27. Зырин Н.Г., Каплунова Е.В., Сердюкова А.В. Нормирование содержания тяжелых металлов в системе почва-растение // Химия в сел. хоз-ве. 1985. - № 6. - С. 45 - 48.

28. Ратнер Е.И. Пути приспособления растений к условиям питания катионами в почве. - Вып. 1. - М.: Изд-во АН СССР, 1980. - С. 427 - 448.

29. Вернандер Н.Б., Тютюнник Д.А., Сиренко Н.А., Ковалтшин Д.И., Гоголев И.Н., Новаковский Л.Я. Природа Украинской ССР. Почвы. - К.: Наукова думка, 1986. - 213 с.

Размещено на Allbest.ru