Геоэкологические факторы воздействия тяжелых металлов на природную среду северного склона Заилийского Алатау

Дисциплина: География
Тип работы: Дипломная работа
Бесплатно: Антиплагиат
Объем: 55 страниц
В избранное:

КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. аль-Фараби

Географический факультет

Кафедра физической географии

ВЫПУСКНАЯ РАБОТА

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ ВОЗДЕЙСТВИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ НА ПРИРОДНУЮ СРЕДУ СЕВЕРНОГО СКЛОНА ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ

Исполнитель:

Студентка 4 курса Г. Алтаева

Научный руководитель,

д. с-х. н. (подпись, дата) Т. Р. Рыспеков

Нормоконтролер

ст. преподаватель (подпись, дата) К. К. Макаш

Допущена к защите

зав. кафедрой

д. г. н. профессор: (подпись, дата) К. М. Джаналеева

Алматы, 2005

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ Г. АЛМАТЫЗагрязнение природной среды тяжелыми металлами

и влияние их на живые организмы

ТЕХНОГЕННОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ВОЗДУШНОГО БАССЕЙНА,

ПОЧВ, РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ВОДНОЙ СРЕДЫ Г. АЛМАТЫ

ТЯЖЕЛЫМИ МЕТАЛЛАМИ

2. 1. Анализ загрязнения воздушного бассейна г. Алматы

2. 2. Содержание микроорганизмов и тяжелых металлов в почвах г. Алматы

2. 3. Содержание тяжелых металлов в растительном покрове г. Алматы

2. 4. Оценка качества водных объектов г. Алматы

2. 4. 1. Содержание тяжелых металлов в р. Малая и Большая Алматинка

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ Г. АЛМАТЫ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ СЕВЕРНОГО СКЛОНА ЗАИЛИЙСКОГО АЛАТАУ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

РЕФЕРАТ

Выпускная работа студентки 4 курса географического факультета КазНУ им. аль-Фараби, кафедры физической географии Алтаевой Г. С. « Геоэкологические факторы воздействия тяжелых металлов на природную среду Северного склона Заилийского Алатау» посвящена проблеме загрязнения г. Алматы.

Работа состоит из 4-х разделов, содержит графиков и таблиц. Список

Использованных источников включает 36 наименований.

Цель работы: оценка степени загрязненности тяжелыми металлами почв,

Воздушного бассейна, растительного покрова и водных объектов г. Алматы.

Ключевые слова: ПДК, загрязнение, содержание микроорганизмов и и тяжелых металлов, воздушный бассейн, качество водных объектов.

ВВЕДЕНИЕ

Цель дипломной работы: показать на примере одного из городов Казахстана - г. Алматы - уровень загрязнения тяжелыми металлами воздушного пространства, подстилающей поверхности, растительности и водных источников, приводящий к деградации окружающей среды.

Актуальность исследования загрязнения тяжелыми металлами природной среды г. Алматы - выяснить особенности региональной геоэкологии с учетом антропогенных изменений.

В последнее время 20-30 лет загрязнение окружающей среды стало одной из глобальных проблем человечества. Научно- техническая революция, помимо положительных явлений привела обострению противоречий между человеком и средой его обитания. Наращивание промышленного производства, повсеместная урбанизация, механизация, химизация сельского хозяйства и другие, антропогенные процессы внесли коренные изменения в экологическое равновесие.

Издержки научно-технического прогресса повлекли за собой возникновение множества факторов химической, физической и биологической природы, оказывающих неблагоприятные, а порой и губительные воздействия на здоровье населения. Влияние на человека загрязненной атмосферы, воды, пищевых продуктов, воздействие высоких уровней шума, вибраций, электромагнитных полей, радиации нередко превышают адаптационные возможности организма.

В последнее десятилетие широкое развитие получила система экологического мониторинга - систематического наблюдения за объектами окружающей среды с целью предотвращения ее загрязнения. В этом отношении крайне необходима унификация методов анализа тяжелых металлов. Применение различных методов исследования (подготовка проб, аппаратура) может привести к неоднозначным результатам и даже вообще исказить их. Наиболее распространенной методикой определения ряда тяжелых металлов является атомно - адсорбционная спектрофометрия. Однако органы государственного контроля за качеством окружающей среды, как правило, ограничиваются аналитикой одного- двух металлов и «традиционными» загрязнителями.

Программа экологического мониторинга в Республике Казахстан должна осуществляться в соответствии с требованиями Законов РК 2Об охране окружающей среды» и «О единстве измерений» /, «Правил охраны поверхностных вод республики Казахстан» и других нормативных и нормативно- методических документов, Государственных стандартов РК и соответствовать международному уровню /1, 2/.

Интенсивное развитие промышленности, рост городов, усиливающееся загрязнение атмосферы, воды, почвы и возрастающие масштабы воздействия человека на окружающую среду.

1 . ЭКОЛОГО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПОНЕНТОВ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ г. АЛМАТЫ

Г. Алматы расположен в юго-восточной части республики, на севере горных отрогов Тянь-Шаня у подножия северного склона Заилийского Алатау на высоте 600-900 м над уровнем моря, в долинах рек Большая и Малая Алматы.

На севере территория города переходит в чуть наклонную равнину. Территория примыкающая, к городу и лежащая на отметке выше 600 м над уровнем моря, плодородна, обильно поросла лесом и кустарником. Алматы - один из крупных городов республики с населением более 1 миллиона человек, площадью 190 км ² ; делится на 8 административно-территориальных районов.

Рельеф. Окрестности Алматы в основном гористы. На юге города - Заилийский Алатау, один из отрогов системы Тянь-Шаня. Город располагается на конусах выноса рек Большая и Малая Алматы, сложенных грубыми валунно-галечниковвыми отложениями и селевыми выносами. Вертикальный профиль Заилийского Алатау характеризуется ярусным строением. Высокогорный ярус (3000-5000 м) имеет альпийские формы рельефа: острые скалистые вершины с крутыми склонами. На части территории гляциального пояса, свободного ото льда, развиты процессы интенсивного физического выветривания. Самая высокая точка окрестностей столицы - пик Талгар (4973 м) . У подножия гор располагается равнинная полоса, сложенная рыхлыми валунно-галечниковыми отложениями, прикрытыми лессовидными суглинками. К северу от города значительный наклонный рельеф местности постепенно выравнивается; равнинную полосу пересекают р. Большая Алматы, Есентай (Весновка), Ремизовка.

Климат Алматы континентальный, особенно в северной части города, расположенного непосредственно в зоне перехода горных склонов к равнине, и характеризуется влиянием горно-долинной циркуляции. Средняя многолетняя температура воздуха равна 9 ^о С, абсолютный максимум 43, 4 ^о , а абсолютный минимум -38 ^о . Засушливый период приходится на август, когда выпадает в среднем 26 мм осадков. Средней датой образования устойчивого снежного покрова считается 30 октября.

Почвы. Структура почвенного покрова Алматы полностью определяется вертикальной зональностью (поясностью) центральной части северного Тянь-Шаня, образованной хр. Заилийского Алатау. С изменением высотных отметок от 340 до 3500 м и выше меняются природно-климатические зоны и пояса.

Урочище Медео расположено в луговолесо-степной зоне с тучными выщелоченными черноземами, темно-серыми горнолесными и горными лесолуговыми почвами, обеспеченными естественной влагой. Ниже располагается степная предгорная зона со следующими поясами: пояс высоких предгорий (прилавков) с черноземами (от 1000 до 1200-1400 м) и пояс предгорных темно-каштановых почв (от 750 до 1000 м) . Черноземы занимают примерно нижнюю границу по пр. Аль-Фараби до пос. Каменское плато. Они являются одной из плодороднейших почв мира (8-13% перегноя и других питательных веществ) . Эта зона издавна изменена деятельностью человека, именно здесь нашел свою родину прославленный сорт яблок - алматинский апорт.

От пр. Аль-Фараби, а местами значительно ниже (примерно до пр. Райымбека) идут каштановые почвы, являющиеся областью конусов выноса, в основном темнокаштановые (основные почвы города) .

Северная часть города характеризуется совершенно особыми природными условиями и представлена предгорной наклонной равниной, расчлененной глубоко врезанными долинами рек или логами. Донная зона - предгорная пустынная степь. Вся местность сложена мощной толщей лессовидных суглинков, подстилающимися на значительной глубине песчано-галечниковыми отложениями. С переходом конусов выноса на предгорную наклонную равнину выделяется неширокая полоса с близкими грунтовыми водами (так называемая полоса сазов) . Местами она прерывается, а местами она делает большие выступы к северу, приуроченные к подземным ложбинам стока (на одном из них расположена роща им. БАУМА) . Примерная граница сазовой полосы начинается от пр. Райымбека, пресные грунтовые воды обычно находятся на глубине 2 м и выше. Зональными почвами являются лугокаштановые и луговосероземные (на сазовых почвах особенно хорошо растут деревья, не требующие дополнительного полива, корни которых могут питаться грунтовыми водами) .

Растительность. Естественная растительность (связанная с высотой местообитания, почвой и климатом) подчинена закономерностям вертикальной поясности. С севера на юг на протяжении 70-80 км наблюдается постепенный переход от настоящих полынных пустынь с солонковыми комплексами, иногда с тростниковыми, вейниковыми лугами, с зарослями чия и грядами песка по долинам небольших рек, до предгорных степей, а затем лиственных и еловых лесов, а за пределами города - до альпийских лугов, снежных вершин и ледников. В предгорной равнине и в предгорьях расположен пустынно-степной пояс (600-800 м над уровнем моря) с массой эфемеров и полынной растительностью. Широкое распространение имеет степная растительность с ковылем Лессинга, киргизским волосатиком, типчаком, зарослями таволги и шиповника. В нижней части лесного пояса располагаются лиственные леса, представленные кленом Семенова, боярышником, яблоней Сиверса, абрикосом и зарослями кустарников: барбариса, шиповника, смородины и других. Злаково-разнотравные луга занимают лесные поляны и склоны гор. Лиственные леса переходят в безраздельно господствующие еловые леса из тянь-шанской ели и ели Шренка (1200-2800 м) . Выше располагаются субальпийские и альпийские (2800-3200 м) пояса с богатой растительностью высокогорных лугов, с арчевниками, типчаковыми и кобрезиевыми степями, переходящими в альпийское красочное низкотравье, представляющие высокопродуктивные летние пастбища (жайляу) . Разнообразна и богата флора окрестностей Алматы - в нее входит более тысячи видов. Здесь много редких и эндемичных видов, есть и подлинные реликты. К ним относятся: яблоня Сиверса, абрикос, курчавка Мушкетова, каркас кавказский, ревень Витрокка, подснежник алатауский, ирис Колпаковского, эремус тянь-шаньский и другие /3/. Общая площадь земель города составляет 27, 7 тыс. га, в том числе: земли особо охраняемых территорий-0, 9 тыс. га (3%) . По состоянию на 01. 01. 1999 общая площадь земель, занятых карьерами составляет 263, 7 га, неудобицами-471, 5 га, оврагами-911, 6 га. На территории города имеются различные по функциональному назначению зеленые насаждения, в том числе общего пользования-834 га (3% от территории города), ограниченного пользования-2, 1 тыс. га (7, 6%), специального назначения-1, 1 тыс. га (4%) . В городе производится вынужденный, аварийный снос деревьев и сухостоя. Поверхностные воды. Реки, протекающие через Алматы, относятся к Илийскому бассейну: Большая и Малая Алматы и их протоки Есентай (Весновка), Ремизовка, Казачка, Карасу. Они в основном стремительные, с узкими руслами (10-15м) и глубокими ущельями (800-1000 м), делящиеся на предгорные и высокогорные по расположению истоков и характеру водосбора.

Поскольку эти реки в основном питаются атмосферными осадками, их высокий уровень обусловлен весенним снеготаянием горных снегов и ледников. Половодье наступает в начале июля или в период интенсивного таяния ледников в связи с резким повышением температуры воздуха. Утром суточные колебания уровня воды в реках незначительно, а к вечеру, в результате дневного таяния ледников, уровень в реках поднимается на 15-20 см.

В условиях Алматы, отличающимся крайне слабой проветриваемостью, почвы города подвержены отрицательному воздействию выбросов загрязняющих веществ автотранспорта и промышленных предприятий.

При общей благоприятности климатических условий предгорная зона Заилийского Алатау характеризуется исключительно слабыми ресурсами самоочищения атмосферы. Отличительной особенностью Алматы является почти полное безветрие. Ветровой режим города имеет свои особенности, что оказывает существенное воздействие на состояние воздушного бассейна города. Практически при всех направлениях ветра город оказывается в так называемой аэродинамической тени или «аэродинамическом подполье». Поэтому очень часты периоды абсолютного безветрия, повторяемость штилей летом 45%, зимой 77%. Это способствует тому, что все выбросы города остаются в приземном слое и участвуют в формировании смога. Кроме этого, архитектурно - планировочная структура города Алматы последних лет изменяет ветровой режим - перекрыт сток холодного горного воздуха, который должен обеспечивать основное воздухоснабжение города /4/.

Город расположен в зоне переходного горного склона к равнине. В результате такого расположения на территории города имеются тектонические нарушения «разломы земной поверхности».

Определяющими разломами в современной тектонической жизни города являются Заилийский разлом и Предгорный разлом, контролирующие свободноглыбовое поднятие хребтов Заилийского Алатау и Кунгей Алатау. Алматинский глубинный разлом пересекает территорию города на уровне пр. Райымбекка. Он выступает как граница, разделяющая территорию города на участки с нормальным и аномальным поведением земной поверхности. Другие многочисленные разломы земной горы расположены по проспектам Рыскулова, Толе-Би, Аль-Фараби, по рекам Весновка, Большая и Малая Алматы. Разломы земной поверхности могут быть причиной следующих явлений: склонности к высокой сейсмичности данной территории, возможности наличия на территории города геопатогенных зон, аномальности отдельных участков земли. В жилых домах построенных в таких зонах, отмечена повышенная заболеваемость, смертность. Сейсмоактивные тектонические нарушения могут быть источником повышенной концентрации на территории города радона, ртути и других веществ.

Расположение города в условиях низкогорья различно: район Аэропорта 673 м, станция Алматы-2 735 м, Абая - Саина 855 м, Фурманова - Аль-Фараби 920, 6 м, Розыбакиева - Аль-Фараби 997 м, т. е. колебания этих величин, находятся в пределах 673-997 м и более над уровнем моря.

Концентрации загрязнения в воздушном потоке практически определяют притоком и оттоком примесей. Приток в основном происходит за счет выбросов автотранспорта, тепловых установок и промышленных предприятий. Основными компонентами перечисленных выбросов являются различные соединения углеводородов, которые образуют свободные радикалы (-СНО ₂ -), обладающие повышенными способностями в атмосфере вступать в реакцию с кислородом и окисями азота с выделением токсичных продуктов.

Перемещение загрязняющих веществ вверх возможна за счет: течений, направленных вверх по склону гор, что наблюдается в основном летом в дневное время. Загрязненные объемы воздуха достигают уровня скальных обнажений и под действием местных термических восходящих течений попадают в зону общего переноса; перемещение загрязняющих веществ вверх осуществляется механизмом динамической турбулентности, которая развивается при усилении ветра, т. е. представляет собой механическое перемешивание воздуха. Процесс этот усиливается при больших градиентах температуры, т. е. также в основном летом, днем.

Перемещение загрязняющих веществ вверх за счет молекулярной диффузии не существенна и относится, прежде всего, к легким компонентам. Роль такого механизма передачи возрастает при полном штиле и отсутствии конвективных движений. Но подобный процесс не может быть интенсивным. Следовательно, передача загрязняющих веществ вверх происходит, главным образом путем конвекций и долинной циркуляции, т. е. наблюдается в основном в дневное время. Именно этим и можно объяснить наблюдаемое резкое снижение загрязнения в летнее время воздушного бассейна г. Алматы. Однако в этот момент загрязняется территория, расположенная возле города и, особенно, склоны гор /5/.

Таким образом, в г. Алматы в летнее время поступление загрязняющих веществ в атмосферу уменьшается, а в зимнее - наоборот повышается. Взаимодействие этих факторов определяет резко выраженный годовой ход загрязнения. В течение холодного полугодия ветры в районе г. Алматы весьма слабы, поэтому приток становится больше оттока и загрязнения могут достигать значительных концентраций. .

Несмотря на небольшую повторяемость ветров, прослеживающихся в дневное время, величины скоростей значительны, что влияет на суммарный результат, ночью ветер представляет сток горного воздуха, который концентрируется в горных долинах как в воздушных коллекторах и по выходе из долин растекается в виде воздушного конуса выноса по предгорной равнине, заполняя, прежде всего понижения рельефа. В Алматы такими коллекторами являются долины р. Малой Алматинки (юго-восточный ветер в западных районах), р. Большой Алматинки (южный ветер в западных районах города) .

Холодный воздух, как более плотный, распространяется по земной поверхности, вытесняя вверх более теплый воздух, к концу ночи в предгорьях скапливается масса холодного воздуха и образуется инверсия. Создается исключительная устойчивость атмосферы приземного слоя, при которой вертикальные движения и перемешивания прекращаются. Холодная масса вследствие вязкости воздуха медленно сползает по предгорному плато и распластывается внизу, образуя «линзу холодного воздуха». В зимнее время она не успевает исчезнуть под влиянием дневного прогрева и сохраняется. Малой подвижности воздуха способствует отсутствие турбулентного перемешивания потока. При слабых ветрах обычного порядка 1 м/с коэффициент турбулентности у земли измеряется не более 0, 3-0, 4 м/с. И при этих условиях в ночное время приземные температуры снижаются, что способствует усилению инверсии. А инверсия в свою очередь способствует вертикальной устойчивости воздуха, междуслойная передача движения сверху вниз сводится к минимуму, нижние слои выключаются из движения.

Планировка города. Сложные ландшафтно- географические условия определили современную планировочную структуру города. Преобладающая часть застроенных территроий представлена жилыми массивами, причем одноэтажный жилой фонд размещен в отдельных районах на значительных территориях. Более 70% территорий предприятий находятся в центральном и северных районах города. Севернее пр. Райымбека преобладает промышленная и малоэтажная застройка. В последние десятилетия наметилась тенденция к увеличению плотности застройки, включая южную часть города, которая является зоной транзита горно-воздушного стока. Практически остались неосуществленными рекомендации ранее выполненных природоохранных проектов и рекомендации о застройке южной части города точечными зданиями, о формировании с помощью градостроительных приемов воздушных коридорах вдоль основного направления горного стока; освобождение от застройки водоохранных зон и прибрежных полос вдоль рек; выноса некоторых вредных производств за пределы города. Указанные проблемы являются актуальными и в наше время. Городской электротранспорт значительно отстает по оснащению подвижным составом и развитию маршрутной сети. К недостаткам сложившейся улично-дорожной сети, с экологической точки зрения, относится отсутствие единой системы магистральных улиц непрерывного движения, автодорог пригородной зоны и обходных дорог. Предварительная оценка воздействия на окружающую среду (ПРЕДОВОС) к концепции развития генерального плана г. Алматы (разрабатывается КГП «Алматыградкадастр»), подготовленная ТОО»Экопроект Лтд» в 1999 г. указывает на следующие градостроительные причины, влияющие на неблагоприятное состояние окружающей среды города:

1) Чрезмерная концентрация промышленных предприятий в центральной части города в нарушение прошлых генеральных планов города и без соблюдения нормативных требований по охране окружающей среды.

2) Бессистемное расположение сложившихся промышленных образований в структуре города и размещения части жилых территорий в зонах производственных выбросов.

3) Слабое благоустройство санитарно-защитных зон или их отсутствие, а так же использование таких зон под другие городские нужды.

4) Низкая степень эффективности использования промтерриторий, а также невысокая степень их благоустройства и озеленения.

Административные районы - Алмалинский, Ауэзовский, Бостандыкский, Жетысуйский, Медеуский, Турксибский.

1. 1. Загрязнение природной среды тяжелыми металлами и влияние их на живые организмы

Основные источники техногенного поступления в почву тяжелых металлов - промышленные выбросы, продукты сгорания топлива и средства химизации сельского хозяйства / 6/.

... продолжение

Вы можете абсолютно на бесплатной основе полностью просмотреть эту работу через наше приложение.