CC BY
38
УДК 504.064.40
М.В. Петрова, асп. Московского государственного университета дизайна и технологий, E-mail: [email protected]
АНАЛИЗ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ ЩЕЛОЧНОЙ ГРУППЫ В ЛЬНЕ И ПРОДУКТАХ ЕГО ПЕРЕРАБОТКИ
В растениях тяжелые металлы содержатся в чрезвычайно малых количествах. Соединения этих элементов участвуют в процессах обмена веществ. Низкий уровень содержания тяжелых металлов позволяет отнести их к микроэлементам, которые являются необходимыми компонентами жизнедеятельности растений.
Ключевые слова: лен, тяжелые металлы, масс-спектрометрия.
Металлы играют двойную роль в физиологии микроорганизмов, растений и животных. Если какие-либо из них не распространены в природе, то они становятся токсичными при сравнительно низких концентрациях. В водной окружающей среде именно это заслуживает главного внимания. С другой стороны, недостаток металла рассматривается обычно как некоторый фактор, ограничивающий первичную продукцию живых организмов. Таким образом, загрязнение окружающей водной среды может действовать в двух направлениях: с одной стороны, устранять ограничения в доступности необходимых металлов, с другой - повышать поступление металлов до их токсичных уровней [1].
Анализ содержания тяжелых металлов в образцах тканей проводили с использованием метода масс-спектрометрии для элементного и изотопного анализа с ионизацией в индуктивно связанной плазме (ИСПМС) на приборе "VG Plasma Quad PQ 2-Turbo". ИСПМС является эффективным аналитическим методом и позволяет определять концентрации элементов и изотопов, содержащихся в растворе на уровне 10-9 г/мл. Этот метод соединяет в себе достоинства высокочастотной индуктивно связанной плазмы как источника ионов и квадруполь-ного масс-анализатора, производящего разделение по массам
и детектирование ионов. Образцы в виде мелкодисперсного аэрозоля вводятся в центральный канал плазменного факела, где происходит их эффективное испарение, атомизация и ионизация. Степень ионизации элементов, имеющих потенциал ниже 10 эВ (а они составляют большинство в периодической таблице), приближается к 100 %. Образующиеся ионы экстрагируются из плазмы через отверстие пробоотборника и, увлекаемые газодинамическим потоком, попадают в вакуумную камеру, где, после фокусировки ионнооптической системой и разделения по массам квадрупольным масс-анализатором, детектируются вторично-электронным умножителем (ВЭУ). Импульсы ВЭУ после усиления поступают на вход многоканального анализатора (МКА) и накапливаются в течение анализа. Полученный массив данных обрабатывается микрокомпьютером.
Элементный анализ проводился при следующих условиях: мощность разряда 1,3 кВт, расход транспортирующего газа (аргона) - 0,89 л/мин, расход плазмообразующего газа 12 л/мин. В качестве внутреннего стандарта в растворы вводили индий в концентрации 25 мкг/л. Калибровали прибор по стандартным растворам. Результаты анализа представлены в таблице. Рассмотрим подробнее содержание каждого элемента.
Содержание щелочных металлов в тканях на стадиях первичной переработки льна
Элемент Содержание элементов (ppb) по стадиям переработки
Аі А2 Аз А4 а5
K 3255500 9245720 5250690 254767 116836
Na 78728 178105 94026 109082 89161
Li 13,0 12,0 17,0 9,3 5,4
Cs 11,0 7,5 2,62 9,6 3,5
Rb 556 1158 1048 251 101
Примечание: А! - чесаный лен до эмульсирования; А2- чесаный лен после эмульсирования; А3 - суровая ровница; А4 - отбеленная ровница; А5 - льняная пряжа
Калий. Содержание этого элемента в чесаном льне и в суровой ровнице изменяется в пределах 3255500-116836 ррЬ. На стадиях А4- А5 оно незначительно и составляет 254767-116836 ррЬ. Это говорит о том, что калий присутствует в лабильных формах, которые легко удаляются на стадии обработки окислительными препаратами (стадия отбелки), и его содержание остается практически постоянным в льняной пряже. Увеличение ее в чесаном льне после эмульсирования, по-видимому, связано с превышением соединений калия из самой эмульсии. Промывка перед стадией получения суровой ровницы частично вымывает его соединения.
Натрий. Содержание по стадиям переработки изменяется в пределах 78728-178105 ррЬ. В отличие от калия соединения натрия не разрушаются и не вымываются из растительного материала в ходе отбелки. Внесение его с эмульсией полностью вымывается перед стадией А3.
Литий. Для Li не свойственны те тенденции, которые были обнаружены у калия и натрия. Содержание его в растительной массе значительно меньше, чем К и №. Если не учитывать стадию А3, то содержание лития в исследуемых образцах плавно снижается.
Цезий. В исследуемых образцах находиться примерно в тех же количествах, что и литий. Его содержание плавно снижается от А! до А5. Непонятным остается факт увеличения содержания цезия на стадии А4.
Рубидий. Его содержание на стадиях АГА5 значительно больше, чем Li и Cs. Увеличение содержания рубидия очевидно так же, как и в предыдущем случае связано с внесением его из эмульсии. Наблюдается частичное вымывание этого элемента перед стадией А3 и значительное уменьшение содержания на стадии отбелки ровницы и на последующих стадиях.
Пределы для доз поступления металлов в почву (а соответственно и в общий круговорот веществ в природе) должны рассматриваться с точки зрения общей эко-токсичности, фитотоксичности, риска потребления животными и человеком. Они основаны на таких путях поступления, как прямое (в организм) из почвы, так и загрязнение растительной пищи и воды. Таким образом, содержание тяжелых металлов в продукции легкой промышленности необходимо изучать на протяжении всего технологического цикла.
Для установления соответствия международным нормам (ЕК0-ТЕХ-100) льняной текстильной продукции необходимо проведение постоянного контроля на содержание в ней полю-
References
тантов органической и неорганической природы. Существенного уточнения требуют международные нормы, оценивающие допустимое содержание полютантов в текстильной продукции. Целесообразным представляется учет совместного действия их при одновременном присутствии в продукции, а также введение в состав композиций на стадиях мокрой обработки льняного материала комплексообразователей, способствующих снижению содержания тяжелых металлов и одновременно стабилизирующих действие пероксидных отбеливателей.
1. Beck, H., Hipp T. Pre-treatment of bast fibers of environmentally friendly technologies / H. Beck, T. Hipp // Textile Chemistry. - 2001. - № 1.
Article Submitted 17.12.10
УДК 910:911:332
И.Д. Рыбкина, канд. географ. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected];
Н.В. Стоящева, канд. географ. наук, с.н.с. ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, E-mail: [email protected]
ОЦЕНКА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ НА ВОДОСБОРНУЮ ТЕРРИТОРИЮ ВЕРХНЕЙ И СРЕДНЕЙ ОБИ1
Выполнен анализ особенностей водопользования в бассейне Верхней и Средней Оби. Подробно рассмотрены основные показатели прямых и косвенных видов антропогенных воздействий на водные объекты. Проведена оценка совокупной антропогенной нагрузки в пределах речных бассейнов на основе демографической, сельскохозяйственной и промышленной составляющих.
Ключевые слова: антропогенная нагрузка, прямое и косвенное воздействие на водный объект, количественная оценка, водопользование, бассейн Верхней и Средней Оби.
Хозяйственная деятельность как совокупность факторов, вызывающих количественные и качественные изменения природных компонентов, подлежит оценке и нормированию. Актуальность указанной научной проблемы повышается в связи с ростом негативных воздействий на природную среду и последующих за ними последствий в экономической, социальной и экологической жизни страны.
В пределах рассматриваемой в данной статье российской части Обь-Иртышского бассейна (верхней и средней Оби - до впадения Иртыша, включая бессточную область) расположены территории Республики Алтай, Алтайского края, Кемеровской, Новосибирской, Томской и Омской областей, частично Красноярского края и Республики Хакасия, Ханты-Мансийского АО (ХМАО). В хозяйственном отношении перечисленные субъекты имеют значительную степень дифференциации: от аграрно- и промышленно-развитых территорий до слабо заселённых и мало освоенных (рис. 1).
К аграрно-развитым нами отнесены Алтайский край, Омская и Новосибирская области, Республика Алтай, в пределах которых равнинные участки водосборных бассейнов используются преимущественно как земледельческие территории, а горные - как животноводческие. Промышленно-развитыми регионами признаны Кемеровская и Томская области, ХМАО (угле-, нефте- и газодобыча; черная металлургия и химическая промышленность), Красноярский край и Республика Хакасия (черная и цветная металлургия), на долю которых приходится более 80 % общего водозабора Верхней и Средней Оби.
При характеристике и оценке антропогенных нагрузок на водные объекты нами изучались две группы показателей: прямого (непосредственного) и косвенного (опосредованного) воздействия. К первой группе показателей отнесены объёмы водозабора и сброса сточных вод, использования воды на хозяйственно-питьевые, производственные, сельскохозяйствен-
ные и другие нужды, водоёмкость отраслей хозяйства, объёмы оборотного и повторно-последовательного водоснабжения2. Величины имеют строгую территориальную привязку к водным объектам и фактически характеризуют крупных водопользователей регионов - объекты жилищно-коммунального хозяйства, промышленного и сельскохозяйственного производства, рекреационной деятельности, ГТС и транспорт, описывая, тем самым, точечно-очаговые виды воздействий.
Во вторую группу включены показатели площадного и линейно-сетевого воздействия на водосборном бассейне: численность и плотность населения, структура сельскохозяйственных угодий, объёмы промышленного и сельскохозяйственного производства в стоимостном и натуральном выражении, объёмы используемых в сельском хозяйстве ядохимикатов и количество применяемой агротехники, протяженность судоходных путей, сроки навигации, объем грузоперевозок и другие2.
Анализ параметров прямых воздействий показывает, что наибольшее антропогенное влияние испытывают водные объекты бассейнов рек Томь, Обь с прочими притоками (исключая те, чьи бассейны рассмотрены в данной статье как самостоятельные), Чулым, Вах, на которые приходится 90,7 % общего водозабора Верхней и Средней Оби и 93,8 % объёма сточных вод. Наименьшие объёмы изъятия воды и привнесения стоков (0,2 и 0,1 %, соответственно) отмечаются в бассейнах оз. Телецкое, рр. Кеть, Васюган и Чарыш (рис. 2).
1 Работа выполнена в рамках Госконтракта "Исследование современного состояния и научное обоснование методов и средств обеспечения устойчивого функционирования водохозяйственного комплекса в бассейнах рек Оби и Иртыша" (2008-2010 гг.).
2 Данные государственной статистической отчетности 2тп-водхоз предоставлены Верхне- и Нижне-Обским БВУ.
