XIII Студенческая Конференция Геологического факультета Геохимическая характеристика донных

XIII Студенческая Конференция Геологического факультета Геохимическая характеристика донных отложений Керченского пролива (в связи с созданием нового глубоководного порта) Выполнил студент кафедры геохимии Е. А. Петров Научный руководитель: д. г. -м. н. М. В. Чарыкова

Цель работы – определение степени загрязнения донных осадков и вод Керченского пролива, а также геохимических особенностей поведения тяжелых металлов в системе “донные отложения - вода” Основные задачи: Ø Определение содержания тяжелых металлов, органического вещества и нефтепродуктов в донных осадках, поверхностных и придонных водах. Ø Определение степени загрязнения донных осадков и построение геохимических карт. Ø Определение преобладающих форм нахождения тяжелых металлов в донных осадках. Ø Расчет коэффициентов водной миграции и форм нахождения тяжелых металлов в водах.

Район исследования

Фактический материал 1) 212 проб донных отложений (глубина отбора от 0 -0. 1 м до 17 м) 2) 18 проб воды (придонная) 26 проб воды (поверхностная) В рамках договора с заказчиком – ФГУП "Росморпорт"

Схема расположения точек отбора проб Пробы воды Пробы донных осадков

Методы исследования Атомно-абсорбционная спектрометрия (определение Cd, Cu, Hg, Mn, Ni, Pb, Fe, Zn, As) Фотометрия (определение нефтеуглеводородов) Метод сухого озоления (определение органического вещества) Метод постадийной экстракции (определение форм нахождения тяжелых металлов в донных отложениях) Программа STATISTICA (обработка результатов анализов) Программа PHREEQC (расчет миграционных форм элементов в водах) Программа Surfer и Corel. Draw (построение геохимических карт).

Условные обозначения: 1. Cовременные почвы, суглинки, супеси 2. Новочерноморские илы, алевриты 3. Новоазовские морские илы 4. Древнечерноморские 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) Посткарангатские отложения: 9. Аллювиальные кварцевые пески. 10. Субаэральные глины, суглинки. 11. Верхнекарангатские раковиннодетритовые 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.

Карта распределения содержания Fe и Mn

Карта распределения содержания Pb и Cu

Карта распределения содержания Cd и нефтепродуктов

Степень загрязнения донных отложений по отношению к фоновым содержаниям (по данным ФГУГП “Южморгеология”) точка отбора глубина отбора, м Cd Cu Mn Ni Pb Fe Zn 1103 1, 0 0, 12 0, 75 1, 55 1, 32 10, 70 2, 12 0, 77 1103 5, 0 0, 06 0, 42 1, 94 1, 16 10, 70 1, 63 0, 68 1103 10, 02 0, 11 0, 94 0, 48 1, 40 0, 58 0, 24 1103 17, 0 0, 06 0, 75 1, 83 15, 35 2, 63 1, 04 1148 5, 0 0, 06 0, 15 1, 47 0, 39 3, 44 0, 68 0, 24 1148 1, 0 0, 05 0, 38 0, 72 0, 71 6, 28 1, 15 0, 53 1200 1, 0 0, 06 0, 91 1, 62 1, 90 16, 74 3, 31 1, 12 1200 5, 0 0, 05 1, 09 1, 08 1, 99 14, 42 2, 82 1, 07 1200 10, 02 0, 23 0, 58 0, 48 1, 67 0, 63 0, 27

Распределение концентраций по глубине

Схема химического фазового анализа Экстрагенты Условия протекания эксперимента 1 H Ba. Cl 2 Т: Ж=1: 5 количество обработок-2 длительность каждой обработки-1 час 1 г: 50 мл 2 Формы, связанные с гумусовой органической составляющей Пирофосфатная вытяжка 0, 1 M Na 4 P 2 O 7 Т: Ж=1: 20 количество обработок-2 длительность каждой обработки-2 часа 1 г: 50 мл 3 Формы, связанные карбонатными соединениями Ацетатно-буферная смесь 1 H Na. OH+1 H CH 3 COOH+H 2 O=1: 2: 7 Т: Ж=1: 20, р. Н=4. 8 Обработка 2 раз в течение 20 минут 1 г: 50 мл № 1 Формы нахождения элементов Легко сорбированные (обменные) формы

Подвижные формы нахождения химических элементов в донных осадках Формы нахождения элементов Cd Zn Mn Cu Pb Ni Fe Легко сорбированные (обменные) формы +++ ++ ++ + + – – Формы, связанные с гумусовой органической составляющей ++ + + – Формы, связанные карбонатными соединениями + + + – – + –

кальций кремний РН Сульфаты Температура хлориды магний Cd м мг/л Ед. р. Н мг/л о. С мг/л В 17 дно 103 0, 32 7, 99 1190 14, 2 10970 735 0, 0080 0, 0032 0, 0005 0, 0032 0, 006 В 17 поверх 92 0, 31 8, 08 925 16, 8 10230 685 0, 0016 0, 0019 0, 02 0, 003 <0, 002 0, 0019 0, 005 ВО 8 поверх 90 0, 28 8, 06 860 17, 9 9490 635 0, 0006 0, 0020 0, 06 0, 004 <0, 002 0, 005 ВО 8 дно 101 0, 48 8, 06 1435 18, 6 9860 660 0, 0055 0, 0014 <0, 02 0, 006 <0, 002 0, 006 В 13 поверх 91 0, 28 8, 07 935 18, 3 9860 660 0, 0005 0, 0010 0, 04 0, 0005 0, 004 0, 002 0, 004 В 13 дно 103 0, 40 8, 07 1105 18, 7 10230 685 0, 0035 0, 0012 <0, 0004 0, 003 0, 002 0, 004 станция Глубина Химический состав воды Cu Fe Mn Pb Ni Zn мг/л мг/л

, Ряд миграционной подвижности в системе “донные осадки – вода” Cd – нефтеуглеводороды – Pb, Cu – Zn, Ni – Fe, Mn m. Х – содержание элемента Х в воде в мг/л; а - минерализация воды, мг/л; n. Х - содержание элемента Х в донных осадках, %

Результаты расчета форм миграции химических элементов в воде (программа PHREEQC) Преобладающая форма – свободные ионы (не связанные в комплексные соединения) Mn 2+2% Mn. SO 4 миграционные формы Mn Mn. Cl 2 Mn. Cl+ 5% 11% Zn 2+ Zn. Cl+ миграционные формы 3%Zn Zn. SO 4 Zn. Cl 2 миграционные формы Ni Ni 2+ Ni. SO 4 9% 11% 14% 82% 72% 91%

Преобладающая форма хлоридные комплексы 3% миграционные. Pb. Cl 2 Pb. Cl 3 формы Pb Pb. Cl+ Pb 2+ Преобладающая форма гидроксокомплексы Cu. OH+ 1% Cu 2+ Cu. Cl 2 миграционные формы Cu 14% 23% 19% 63% 75% миграционные формы Cd 2% Cd. Cl+ 11% Cd. Cl 2 Cd 2 Fe(OH)3 4% 2% Fe(OH)2+ Fe(OH)4 миграционные формы Fe Cd. Cl 3 15% 72% 94%

В результате проведенной работы: Определен химический состав 212 проб донных отложений Керченского пролива. Не установлено существенного загрязнения поверхностного слоя донных осадков тяжелыми металлами по сравнению с фоновыми значениями для Чёрного моря. Построены карты содержания элементов-загрязнителей поверхностном слое донных осадков в Определены формы нахождения Fe, Mn, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd в донных осадках. Наибольшая доля легко сорбированных (обменных) форм, способных к десорбции при взаимодействии с морской водой, установлена для Cd.

Определен химический состав 44 проб воды (поверхностной и придонной). Обнаружены незначительные превышения кларкового содержания в морской воде для Fe и Mn и существенно повышенные концентрации Сd и Pb, что, вероятно, является гидрохимической особенностью данной территории. Рассчитаны преобладающие миграционные формы в морской воде и коэффициенты водной миграции в системе “донные осадки – вода” для Fe, Mn, Ni, Cu, Zn, Pb, Cd, характеризующие интенсивность их накопления в воде. Наибольшие значения получены для Cd и нефтеуглеводородов.

Спасибо за внимание!