авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |

Процессы осадкообразования в водохранилищах ангарского каскада

-- [ Страница 6 ] --

Донные отложения водохранилищ Ангарского каскада загрязнены тяжелыми металлами в основном на уровне нулевого и редко – первого игео-классов, что позволяет отнести их к незагрязненным осадкам, имеющим слабую (малоопасную) техногенную нагрузку по металлам. В соответствии с классификацией В.Т. Трофимова и Д.Г. Зилинга [Трофимов, Зилинг, 2002] водные экосистемы водохранилищ Ангарского каскада находятся в зоне экологической нормы.

Малоопасную техногенную нагрузку создают на Иркутском водохранилище Ni-Mn, на Братском – Zn-Ni-Pb-Mn-V, на Усть-Илимском – Cu-Ni-Mn-V. Как видим, в донных отложениях водохранилищ каскада неизменно присутствуют никель и марганец. В осадках Братского и Усть-Илимского водохранилищ к ним присоединяется ванадий. Специфическими же для Братского водохранилища становятся цинк и свинец, для Усть-Илимского – медь.

На общем фоне незагрязненных донных отложений водохранилищ несколько выделяются область переменного подпора и Верхнеангарский район Братского водохранилища где характерным является сочетание слабой и умеренной техногенной нагрузок, создаваемых тяжелыми металлами, т.е. Верхнеангарский район находится в зоне нормы, а область переменного подпора уже может быть отнесена к зоне риска (рис. 9).

В области переменного подпора до г. Свирск в ассоциацию элементов, формирующих слабую техногенную нагрузку, входят Hg, Pb, Co, Mo, Ni, V, Cu. Умеренную техногенную нагрузку на донные отложения создают Zn, Mn, Cr. По величине удержания тяжелые металлы условно можно разделить на 3 группы [Карнаухова, 2007].

В первую группу входят слабые водные мигранты – молибден, свинец и хром, а также железо, фосфор и органическое вещество. Для них характерны очень высокие значения потери при прохождении через фильтр. Распределение свинца в донных отложениях показано на рис. 10. Вторую группу составляют Mn, Cu и Zn, являющиеся хорошими мигрантами. В третью группу входят слабые водные мигранты – Ni, V (табл. 16).

Таблица 16. Удержание элементов в маргинальном фильтре (МФ) р. Ангары

Группы элементов
1 2 3
P Mo Pb ОВ Cr Fe Mn Cu Zn V Ni
Усолье-Сибирское-Свирск
21.6 48.9 18.8 62.0 72.7 16.7 4.1 47.5 12.0 35.0 18.0
Свирск-Середкино
78.4 51.1 74.2 28.2 14.5 66.6 65.2 8.3 42.6 16.4 5.0
Общие потери в МФ
100 100 93.0 90.2 87.2 83.3 69.3 55.8 54.6 34.4 23.0
Условные обозначения: 1 – слабая техногенная нагрузка; 2 – умеренная техногенная нагрузка по 1 элементу и слабая по 4-6 элементам; 3 –- умеренная техногенная нагрузка по 2-3 элементам и слабая по 3-4-6 элементам Рис. 9. Картосхема техногенных нагрузок тяжелых металлов на донные отложения области переменного подпора и Верхнеангарский район Братского водохранилища в масштабе 1:500 000
Условные обозначения: 1 – 10-20; 2 – 21-30; 3 – 31-40; 4 – 41-50 Рис. 10. Картосхема распределения свинца (мг/кг) в донных отложениях области переменного подпора и Верхнеангарского района в масштабе 1:500 000

Важным моментом в функционировании любой водной системы является присутствие в ней азота и фосфора. Эти биогенные элементы служат основной причиной эвтрофирования водоемов Биогенная нагрузка и процессы эвтрофирования связаны с количественными характеристиками потоков биогенных веществ (в первую очередь фосфора и азота), которые изменяются под влиянием хозяйственной деятельности. Основными составляющими приходной части баланса фосфора и азота в водохранилищах Ангарского каскада являются поступления от размыва пород береговой зоны, вынос с земель сельскохозяйственного назначения, поступление в составе речного стока и из вышерасположенного водоема, с промышленными и хозяйственно-бытовыми стоками, сбрасываемыми непосредственно в водохранилища, с атмосферными осадками, выпадающими на зеркало водохранилищ.

В Иркутское водохранилище основная масса фосфора поступает из озера Байкал. Главными источниками поступления элемента в Братское водохранилище служат размыв пород береговой зоны (49%) и вынос с земель сельскохозяйственного назначения и дачных участков (41.7%). Основное питание фосфором Усть-Илимского водохранилища происходит в результате поступления из Братского водохранилища. Наибольший вклад в поступление азота в Иркутское водохранилище дают вынос с земель сельскохозяйственного назначения и дачных участков (64.9%) и поступление из Байкала (20.9%). Лидирующим источников поставки азота в Братское водохранилище служат абразионные берега (87.5%). Основное поступление азота в Усть-Илимское водохранилище происходит в составе абразионного материала, выноса с земель сельскохозяйственного назначения и сброса из Братского водохранилища (примерно в равных соотношениях).

Оценка запаса биогенных элементов и скоростей их накопления в водохранилищах Ангарского каскада нами была оценена по результатам прямых неоднократных измерений. Дополнительно проводились расчеты по формулам Диллона-Риглера [Dillon, Rigler, 1974], Диллона [Dillon, 1975] и Фолленвайдера [Vollenweider, 1975]. Расчетные данные дают вполне удовлетворительную сходимость с прямыми натурными наблюдениями. В зависимости от количества азота и фосфора, поступающих и удерживаемых водохранилищами, находится их трофический уровень. По величине фосфорной нагрузки Фолленвайдер [Vollenweider, 1975; Dillon, 1975] выделяют трофический уровень водоема.

Большая часть удерживаемого фосфора в Иркутском водохранилище находится в воде, в Братском и Усть-Илимском водохранилищах – накапливается в донных отложениях. В настоящее время в Европе приняты концентрации биогенов, которые создают благоприятные условия для «цветения» водоемов, составляющие для Nобщ и Pобщ 0,3 и 0,01 мг/л соответственно [Хендерсон-Селлерс, Маркленд, 1990]. Для сохранения олиготрофного статуса водоема содержание общего фосфора в воде не должно превышать 0,01 мг/л, а мезотрофного статуса – 0,02 мг/л [Vollenweider, 1975].

Содержания Nмин и Pмин в воде водохранилищ Ангарского каскада составляют примерно половину концентраций Nобщ и Pобщ [Карнаухова, 1998, 2008]. Самые низкие значения биогенов в воде характерны для Иркутского водохранилища и соответствуют статусу олиготрофного водоема. Низкая как фосфорная, так и в целом биогенная нагрузка на Иркутское водохранилище также указывает на его олиготрофный уровень (табл. 17). Анализ рекомендуемых величин допустимой биогенной нагрузки на водоемы [Оуэнс, 1977; Мартынова, 1984] позволяет нам считать, что Иркутское водохранилище имеет допустимую нагрузку и находится вне зоны сильного антропогенного влияния.

Таблица 17. Коэффициенты удержания и биогенная нагрузка (г/м2/год) на водохранилища Ангарского каскада

Водохранилище Фосфор Азот
КУ БН КУ БН
Иркутское 0.32 0.0061 0.23 0,019
Братское 0.64 7.973 0.97 216.67
Усть-Илимское 0.58 2.647 0.52 41,94

Примечание: КУ – коэффициент удержания; БН – биогенная нагрузка

Содержание в водной толще как минеральных форм, так и общего азота и фосфора в Братском водохранилище, а также опасный уровень биогенной нагрузки указывают на высокую степень антропогенного воздействия на данный водоем и его эвтрофный статус. По концентрации в воде биогенов, коэффициенту удержания и биогенной нагрузке Усть-Илимское водохранилище также может быть отнесено к водоемам, испытывающим значительное антропогенное влияние, имеющему эвтрофный статус.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования представляют собой решение крупной научной проблемы осадкообразования в одном из крупнейших в мире каскадов искусственных водоемов. Анализ и обобщение результатов многолетних региональных исследований позволили автору впервые определить структуру питающих источников, дать теоретическое обоснование и количественное описание причинно-следственных связей между всеми компонентами системы и основными факторами, их определяющими в каждом из водохранилищ Ангарского каскада. С новых позиций дано теоретическое обоснование седиментационных особенностей донных отложений на стадии их формирования в водохранилищах с прерванной каскадностью. На этой основе выработаны принципиально новые представления о закономерностях формирования вещественного состава донных отложений и условиях его трансформации при антропогенном воздействии.

Наши исследования позволяют сформулировать ряд выводов:

  1. Основными факторами, определяющими интенсивность поступления осадкообразующего материала в водохранилища Ангарского каскада, являются геологическое строение береговой зоны водохранилищ и новый гидрологический режим водохранилищ, их значимость обусловлена особыми физико-географическими условиями региона. Ведущим источником питания водохранилищ осадкообразующим материалом являются абразионные берега (98% от суммы поступления), значительно превосходящим питание материалом речного происхождения.
  2. Интенсивное протекание процессов абразии с выработкой абразионных уступов и поступление значительных объемов размытого материала на дно водохранилищ свидетельствуют о нахождении водохранилищ Ангарского каскада в стадии становления их береговой зоны и подводного рельефа.
  3. Река Ангара, вытекая из озера Байкал, определяет одну из особенностей питания осадочным материалом головного в каскаде – Иркутского водохранилища, а именно незначительное поступление взвешенных наносов из озера Байкал, что связано с геологическим строением и литологическим составом пород водосборного бассейна озера, рассеянием и осаждением осадочного материала в озере.
  4. По способу механического перемещения осадкообразующего материала и условиям его осаждения в водохранилищах каскада донные отложения представлены следующими литодинамическими (генетическими) типами: отложения придонных гидродинамических потоков, гравитационные отложения, отложения вертикальных седиментационных потоков. Каждый литодинамический тип приурочен к определенной морфодинамической зоне, основными из которых являются: прибрежная отмель, подводный склон отмели, затопленные террасы и затопленное русло реки.
  5. Осадконакопление в водохранилищах Ангарского каскада имеет принципиальное отличие от осадконакопления в других крупных каскадах. В исследуемых нами водохранилищах отсутствует характерный для водохранилищ на р. Днепр «эффект каскадности» – седиментация большей части осадочного материала в головном водохранилище, и отсутствует широтная зональность в осадконакоплении как в водохранилищах на р. Волге – увеличение осадконакопления от головного к замыкающему водохранилищу.
  6. В каждом из водохранилищ Ангарского каскада происходит снижение мощности слоя осадков по направлению к плотинам. Седиментационные и вещественные характеристики донных отложений указывают на пространственную неоднородность темпов осадконакопления внутри каждого водохранилища и формирование донных отложений терригенного класса. Одновременно с типичными для водоемов скоростями осадконакопления имеют место и участки со сверхбыстрым осадконакоплением. Терригенный класс донных осадков представлен двумя структурными типами – обломочные осадки и глинистые осадки. Наибольшее распространение в водохранилищах имеют терригенные обломочные осадки – псаммиты и алевриты.
  7. Физико-географические условия (обстановки осадконакопления) определили литолого-геохимическую дифференциацию донных отложений, проявившуюся в поглубинной вертикальной поясности осадочного материала в исследуемых водохранилищах. Разнос и дифференциация материала, поступающего в водохранилища в результате абразии, а также образование новых типов донных отложений протекают синхронно, при этом вещественная структура осадков не утратила связь с исходным материалом. Смена литодинамических обстановок в водохранилищах Ангарского каскада и направленность литолого-геохимической дифференциации донных отложений развиваются по тем же законам, что и в природных водоемах.
  8. Донные отложения водохранилищ являются активными накопителями загрязняющих веществ, в том числе и таких, как тяжелые металлы и биогенные вещества. В донных отложениях заключена полная информация обо всех временных изменениях геоэкологического состояния водохранилищ. При геоэкологической оценке состояния водохранилищ Ангарского каскада были использованы, как наиболее приемлемые, такие показатели: концентрации тяжелых металлов в донных отложениях для выявления уровня техногенной нагрузки, содержание общего фосфора и азота и биогенная нагрузка для определения стадии эвтрофирования водоемов.
  9. По уровню загрязнения тяжелыми металлами донные отложения водохранилищ Ангарского каскада являются незагрязненными, техногенная нагрузка металлов на водохранилища остается пока малоопасной. На общем фоне несколько выделяются область переменного подпора и Верхнеангарский район Братского водохранилища сочетанием слабой и умеренной техногенной нагрузок, создаваемых тяжелыми металлами, что соответствует зоне риска. Иркутское водохранилище – первое в каскаде Ангарских водохранилищ, имеет допустимую биогенную нагрузку и находится вне зоны сильного антропогенного влияния. Высокая внешняя биогенная нагрузка указывает на высокую степень антропогенного эвтрофирования Братского и Усть-Илимского водохранилищ.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Монографии в соавторстве

1. Овчинников Г.И., Карнаухова Г.А. Прибрежные наносы и донные отложения Братского водохранилища. – Новосибирск: Наука. – 1985. – 68 с.

2. Государственный доклад «О состоянии окружающей природной среды Иркутской области в 2000 году». – Иркутск: Изд-во ОАО НПО «Облмашинформ». – 2001. – 383 с. (Карнаухова Г.А. Тяжелые металлы в Братском водохранилище. С.193-197; Карнаухова Г.А. Эвтрофирование Братского водохранилища. С.199-202).

Статьи в журналах из списка ВАК



Pages:     | 1 |   ...   | 4 | 5 || 7 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.