Закономерности распределения и формы нахождения тяжелых металлов в системе

отложения-вода” акватории Керченского пролива

Магистерская диссертация по направлению 020700 «Геология»

Выполнил студент кафедры

геохимии
Е.А. Петров

Научный руководитель:
д.г.-м.н. М.В. Чарыкова




2014 г

и степени загрязнения ими донных осадков, поверхностных и придонных вод;

Определение

гранулометрического и минерального состава донных отложений;

Построение моно- и полиэлементных карт;

Определение преобладающих форм нахождения тяжелых металлов
в донных осадках;

Расчет коэффициентов водной миграции и форм нахождения
тяжелых металлов в водах;

Изучение сорбционных свойств донных осадков.

Цель работы – оценка степени загрязнения донных отложений и вод акватории Керченского пролива и определение форм нахождения тяжелых металлов в системе “донные отложения-вода” .

раковинно-детритовые известняки. 12. Лиманные и прибрежно-морские глины .
13.Мелководные и

глубоководные глины.
Древнеэвкинские отложения:
14. Лиманные и прибрежно-морские глины 15. Мелководные и глубоководные глины. 16. Чаудинские и постчаудинские пески, глины, конгломераты, суглинки.

Условные обозначения:
1. Cовременные почвы, суглинки, супеси
2.Новочерноморские морские илы,алевриты
3.Новоазовские морские илы
4 .Древнечерноморские морские илы

Новоэвксинские отложения:
5.Верненовоэвксинские морские илы, алевриты, пески
6. Лиманный комплекс фауны
7.Нижненовоэвксинские морские отложения
8.Новоэвксинские нерасчленен морские отложения

Схематический геологический разрез
(по А.B Шнюков, Е.Ф. Аленкин и др. Керченский пролив. 1981)

(глубина отбора от 0-0.1 м до 17м)

2) 18 проб

воды (придонная)
26 проб воды (поверхностная)

В рамках договора с заказчиком –
ФГУП "Росморпорт"

органического вещества);

Рентгенофазовый анализ (определение минерального состава);

Метод постадийной экстракции (определение форм

нахождения
тяжелых металлов в донных отложениях);

Модельные эксперименты по определению сорбционной емкости;

Программа STATISTICA (обработка результатов анализов);

Программы Geochemist’s Workbench и PHREEQC (расчет миграционных форм элементов в водах);

Программа Surfer и CorelDraw (построение геохимических карт).

Подвижные формы нахождения химических элементов в донных осадках

воде в мг/л;
а - минерализация воды (17,6, г/л);
nХ

- содержание элемента Х в донных осадках, %

Cd6 – Pb0,03 Cu0,03 Zn0,01 Ni0,01 – Mn0,0003 – Fe0,00007

Ряд миграционной подвижности в системе “донные осадки – вода”

Значение коэффициента определяется как отношение содержания химического элемента в минеральном остатке воды к его содержанию в водовмещающих породах

и Geochemist’s Workbench)
Преобладающая форма – свободные ионы
(не связанные в

комплексные соединения)

- MnMn3O7* H2O 36.2799s/sat
Гематит

- Fe2O3 11.4011s/sat

Пиролюзит - MnO2 7.7432s/sat

Биксбиит - Mn2O3 6.9115s/sat

Гетит- FeOOH 5.2302s/sat

Гаусманнит - MnMn2O4 3.5484s/sat

Манганит - MnO(OH) 3.2366s/sat

Temperature = 18.6 C
Pressure = 1.013 bars
pH = 8.060
log fO2 = -0.723
pe = 13.0203
Ionic strength =0.334817
Activity of water =0.991048
Solution density =1.025g/cm3

Проба воды B08

Программа включает:
46 элементов,
624 твердые фазы,
551 частицу в растворе

и Cd2+
a – содержание сорбированного вещества в поверхностном слое,
С

– концентрация вещества в растворе, k и n – эмпирические коэффициенты

Уравнение изотермы адсорбции Фрейндлиха

a0 – предельная адсорбция, мг/100 г осадка;
С – концентрация

вещества в растворе, мг/л;
b – адсорбционный коэффициент

a0 = 1887 мг/100 г осадка

Fe, Mn, Ni, Cu, Pb, Zn, Cd, их концентрации близки

к фоновым и не превышают нормативных показателей по загрязнению. Наблюдается снижение уровня загрязнения с глубиной.

Повышенные концентрации Pb, Cu, Ni, Zn в поверхностном слое донных отложений наблюдаются на участках с максимальным содержанием глинистой составляющей и органического вещества; повышенные концентрации Cd не связаны с этими факторами.

Основной формой нахождения исследованных химических элементов в донных отложениях является малоподвижная форма; максимальная доля легко сорбированной обменной формы, способной к десорбции при взаимодействии с морской водой, установлена для Cd (около 6%).

являются свободные ионы, для Fe, Mn – гидроксокомплексы, для Pb,

Cd – хлоридные комплексы. Воды являются пересыщенными по водосодержащим оксидам и гидроксидам железа и марганца.

В ряде проб воды обнаружены повышенные по отношению к фоновым концентрации Сd и Pb. Донные отложения характеризуются высокой поглотительной способностью по отношению к ионам этих химических элементов.

Таким образом, угроза вторичного загрязнения тяжелыми металлами в результате их перехода в водную фазу из более глубоких слоев донных отложений при контакте с морской водой в ходе проведения планируемых работ представляется маловероятной.

А.В. , Альхову А.С и Семеновой В.В, а также Платоновой

Н.В за помощь в проведении лабораторных исследований, статистической обработке данных и построениях карт.

Отдельная благодарность сотрудникам ОАО “Ленморниипроект” и особенно Рябову Е.М, Рыжову С.Б и Иванову В.Н за помощь в работе, предоставлении полевого материала и фондовой информационной базы.

При выполнении работ использовалось оборудование ресурсных
центров “Геомодель” и “Рентген-дифракционные методы
исследования”