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 |

Гидрогеохимия зоны активного водообмена юго-запада причерноморского артезианского бассейна (геоэкологические аспекты)

-- [ Страница 6 ] --

соответствует возрасту стратиграфического горизонта. Следует предполагать, что полный водообмен в исследуемой зоне имеет циклический характер и многократность. С точки зрения гидрогеохимии промытость водовмещающих пород должна быть высокой и в связи с этим система «вода – порода» не имеет решающего значения в формировании качества межпластовых вод.

Влияние химизации сельского хозяйства на качества подземных вод

Проведен анализ загрязнения грунтовых вод органическими пестицидами, тяжелыми металлами и нитратами. Анализ специфики загрязнения почв и учет вышеперечисленных параметров позволили определить список приоритетных пестицидов-загрязнителей: хлорорганические пестициды (ХОП) – ДДТ, ДДД, ДДЭ; -, -, - - ГХЦГ; фосфорорганические (ФОП) – фозалон, фосфамид, метафос; симтриазиновые (СТА) – атразин, прометрин, симазин; трефлан. Кратковременные наблюдения показали, что максимальное загрязнение проб остаточными количествами пестицидов наблюдается летом. В целом не выявляется приуроченность водопунктов, загрязненных пестицидами, к определенным агроландшафтам, что свидетельствует о площадном характере загрязнения.

В районах интенсивного применения металлсодержащих пестицидов установлено следующее: а) в грунтовых водах под садами и виноградниками постоянно обнаруживается повышенное количество меди, источником которой является бордосская жидкость. Содержание элемента в таких источниках может превышать 200.0 мкг/л (среднее содержание составляет 15.0 мкг/л, что в 2 раза выше регионального фона - 7.0 мкг/л); б) на участках многолетних насаждений в грунтовых водах отмечаются аномальные концентрации цинка – следствие применения цинеба, цирама и т.п. Содержание элемента в грунтовых водах здесь достигает 250.0 мкг/л, при среднем содержании 40.0 мкг/л. Наибольшее загрязнение грунтовых вод цинком зафиксировано в водопунктах, расположенных в селах. Здесь концентрация элемента может достигать 500.0 мкг/л; в) несмотря на большое техногенное геохимическое давление свинца, содержание этого элемента, превышающее фон (4.0 мкг/л), крайне редко; г) ни в одном подземном водоисточнике не обнаружено содержание металлов, превышающее ПДК питьевое, однако встречается содержание до 0.75 ПДК.

Грунтовые воды загрязнены нитратами. Свыше 2/3 площади их распространения занимают воды с концентрацией нитратов больше 50 мг/л (~ 1 ПДК). В грунтовых водоносных горизонтах нитратное загрязнение распространено в областях развития гидрокарбонатных, реже гидрокарбонатно-сульфатных и совсем редко сульфатных и сульфатно-хлоридных типов вод. Содержание нитратов увеличивается соответственно ряду: лес - пашня - виноградник, сад - животноводческий комплекс - населенный пункт от 26 до 523 мг/л (в скважинах) и от десятков до 3200 мг/л (в бытовых колодцах). Максимумы загрязнения, как правило, приурочены к отрицательным формам рельефа (долины рек, днища крупных балок). Наиболее обогащены нитратами грунтовые воды речных долин. Иногда высокие концентрации нитратов встречаются и в грунтовых водах водораздельных пространств. Приведена принципиальная схема миграции нитратов в зоне аэрации и грунтовых водах.

Влияние мелиорации земель на качества подземных вод

Объектами исследований являлись типичные по геолого-гидрогеологическому строению и гидромелиоративным показателям участки, которые орошаются из р. Прут (уч-к «Карпинены»), р. Днестр (уч-к «Коркмаз») и оз. Ялпуг (уч-к «Казаклия»). Методика исследований включала бурение специальных скважин, изучение геохимии зоны аэрации, геохимии подземных вод, определение миграционных параметров солепереноса, глубины инфильтрации оросительных вод и разработку экологического критерия загрязнения грунтовых вод. Обобщение данных по данному вопросу позволяет отметить следующее:

1) на территории юго-западной части Причерноморского артезианского бассейна не целесообразно проводить широкомасштабное орошение земель. Около 70% территории характеризуется положением УГВ в интервале 5.0 – 10.0 м;

2) под влиянием орошения происходит коренное изменение геохимических условий зоны аэрации. Наибольшая интенсивность геохимических изменений происходят в интервале 0.0 – 3.0 м. Нижерасположенные по разрезу геохимические вариации являются многофакторными и в основном связаны с литологическим и минералогическим составом пород;

3) определены основные миграционные параметры (коэффициент дисперсии и эффективная пористость) основных литологических разновидностей пород. Предложена формула расчета глубины инфильтрации оросительных вод в зону аэрации, которая соответствует квазиконечной глубине миграции загрязнителя (lk) (см. ф-лу 5). Среднее значение (lk) для оросительных массивов составляет 2.4 м;

4) предложен показатель риска загрязнения грунтовых вод под влиянием орошения R = (lk)/H (Н – среднестатистический УГВ, м). По этому показателю выделяются три таксономические единицы: а) R >0.5 - области загрязненных и вероятно загрязненных грунтовых вод; б) 0.25< R<0.5 - области существующего риска загрязнения; в) R < 0.25 - области отсутствия риска загрязнения. Проведено районирование территории Молдовы по показателю R;

5) изменения химического состава грунтовых вод зависят от мощности зоны аэрации, показателя риска загрязнения и величины нормы поливов земель. Для территории Молдовы отсутствует явная связь «орошаемый массив – загрязнение грунтовых вод». В случае загрязнения грунтовых вод под влиянием орошения в водоносном горизонте обнаруживаются повышенная минерализация, содержание больше ПДК NO3, Cl, SO4 и других характерных элементов.

Влияние животноводческих комплексов (ж/к) на качества подземных вод

Участки исследований выбраны в зависимости от гидрогеологических условий и мощности ж/к: уч-к «Бардар» – до 12 тыс. свиней (пойма р. Ботна), уч-к «Кирка» – 24 тыс. свиней (склон балки) и уч-к «Чишмя» – до 54 тыс. свиней (водораздел). На этих участках были пробурены 15 скважин, отобраны и исследованы поверхностные пробы почв, поинтервальные пробы пород зоны аэрации и пробы подземных вод. Также были проведены микробиологические анализы пород и подземных вод.

Комплексный анализ данных позволяет отметить следующие основные обобщения:

1) интенсивность загрязнения зоны аэрации возрастает по схеме пойма - склон - водораздел и соответствует увеличению мощности ж/к. Зона аэрации загрязнена SO4, Cl, K, F, Ca, Mg, Cu, Co;

2) химический состав грунтовых вод формируется под влиянием ж/к. Интенсивность загрязнения грунтовых вод определяется не величиной ж/к, а мощностью зоны аэрации. Основными загрязнителями грунтовых вод являются нитраты, нитриты и аммоний. Межпластовые воды меньше подвержены влиянию ж/к, но в скважинах, расположенных близко к источнику загрязнения, обнаружены азотные соединения;

3) изучен микробиологический состав зоны аэрации и подземных вод при помощи бактерий сапрофитов, аммонификаторов, нитрификаторов и денитрификаторов. В зоне аэрации микроорганизмы участвуют в превращении азотных соединений в интервале глубин 0.0 -1.0 м. Статистический анализ показал, что химический состав пород зоны аэрации не влияет на жизнедеятельность бактерий;

4) в грунтовых водах количество бактерий в десятки раз больше, чем в зоне аэрации, и, соответственно, на порядок больше содержание азотных соединений. Межпластовые воды характеризуются меньшим количеством бактерий по сравнению с грунтовыми и в них обнаруживается небольшое содержание нитритов и аммония, а также нитратов (меньше ПДК);

5) исследованы процессы миграции азотных соединений в зоне аэрации и в подземных водах. Модели миграции нитратов в грунтовых водах поймы реки характеризуются различными окислительно-восстановительными средами. Модель А) - Среда окислительная. Процесс нитрификации завершается в зоне аэрации, и в грунтовые воды поступают нитраты. Длина области загрязнения воды составляет более 600 м. В склоновом потоке грунтовых вод модель миграции соответствует окислительно-восстановительным условиям среды. Модель Б) - Среда окислительно-восстановительная. Процесс нитрификации не завершен в зоне аэрации и продолжается в грунтовых водах. Длина области загрязнения воды составляет более 2500 м. Модель В) - Среда окислительная и окислительно-восстановительная. В таких условиях нитриты и нитраты содержатся в грунтовых водах почти в равных количествах. На расстоянии около 700 м от ж/к наблюдается процесс природного самоочищения от нитратов. Во всех трех моделях процессы превращения азотных соединений происходят благодаря микроорганизмам. В межпластовых водах среда сильно восстановительная и поэтому в них преимущественно обнаружены аммоний и нитриты;

6) влияние ж/к на формирование химического состава грунтовых вод выражается в виде точечного источника загрязнения.

Влияние военных объектов на качества подземных вод

В качестве военного объекта выбран военный аэродром, расположенный на севере Молдовы и действующий с 1947 г. Основной вид загрязнения – нефтепродукты (авиационный керосин). Методика исследований включала бурение специальных скважин, изучение химического состава пород зоны аэрации, подземных и поверхностных вод и составление картографических моделей распространения загрязнителей. Главными особенностями влияния исследуемого объекта на зону аэрации и подземные воды являются:

1) статистический анализ геохимических данных по зоне аэрации показывает, что миграция нефтепродуктов через породы не сопровождается коренными изменениями их макрокомпонентного состава;

2) грунтовые воды территории объекта испытывают прямое влияние источника загрязнения и характеризуются следующими пределами содержания химических элементов (мг/л): K = 0.5 - 24.0, Na = 120.0 - 490.0, Ca = 29.17 - 285.30, Mg = 25.0 - 1238.7, Se = 0.003 - 0.22, As = 0.003 - 0.51, Sr = 1.34 - 7.42, HCO3 = 78.08 - 1269.0, SO4 = 20.37 - 1570.0, Cl = 21.28 - 340.0, NO3 = 0.4 - 401.0, Zn < 0.1, Pb < 1.0 и величина минерализации 515.6 - 3339.5, Eh = (-250) – (+170), pH = 6.8 - 7.8;

3) содержание нефтепродуктов в зоне аэрации составляет 51.0 – 16800.0 мг/кг; максимальное загрязнение пород выявлено в интервале 0.0 – 2.0 м. В целом породы зоны аэрации загрязнены керосином на всю мощность;

4) содержание нефтепродуктов в грунтовых водах составляет 0.7 - 10.0 мг/л и более. Содержание керосина в воде не имеет корреляционной связи ни с одним химическим элементом. Это указывает на то, что гидрогеохимическая обстановка не влияет на миграцию загрязнителя в водоносном горизонте;

5) в поверхностных водах (р. Реут) также обнаружены нефтепродукты в интервале от 1.3 до 3.5 мг/л;

6) составлена схема загрязнения почвенного покрова, зоны аэрации и грунтовых вод территории аэродрома нефтепродуктами;

7) даны рекомендации по устранению загрязнения территории аэродрома тяжелыми металлами и подземных вод нефтепродуктами.

Влияние урбанизированных территорий на подземные воды

В Молдове г. Кишинев является самым большим урбанизированным центром. В связи с этим территория города изучена с точки зрения ее влияния на подземные воды. Методика исследований включала анализ геохимии почвенного покрова, геохимии подземных вод и гидродинамическое моделирование формирования грунтовых вод.

Впервые для территории города была разработана постоянно действующая математическая модель грунтовых вод на основе программы Processing ModFlow. Данная модель позволяет определять основные статьи прихода и расхода водоносного горизонта, корректировать значения гидродинамических параметров и оценить правильность параметров геометрии водной системы. Также с использованием данной программы был сделан прогноз поведения уровней грунтовых вод до 2020 года и определена вероятность подтопления городских территорий.

Качество подземных вод изучено на основе новых гидрогеохимических данных. Анализ многолетних статистических данных для грунтовых вод г. Кишинева (1960, 1992 и 2004, 2011 гг.) позволяет сделать выводы о том, что качество воды изменяется и постепенно ухудшается. В этот период времени величина минерализации изменилась от 0.6 - 0.8 г/л (1960 г.) до 0.5 - 4.95 г/л (2011 г.).

Для выяснения геохимических связей между химическими элементами грунтовых вод использованы кластерный и факторный анализы (из пакета программы SPSS14). Выявленные геохимические особенности грунтовых вод по данным кластерного и факторного анализов подтверждаются корреляционным анализом. Например, минерализация положительно и значимо коррелирует с SO4, Ca, Cl, Mg, Na.

В целом геостатистический анализ подтверждает идею о том, что в

настоящее время геохимия грунтовых вод г. Кишинева формируется под

преобладающим влиянием техногенного воздействия. Это в конечном итоге приводит к деградации качественного состава не только грунтового водоносного горизонта, но и нижележащих средне-, нижнесарматских подземных вод.

Заключение

Изложенный в работе материал впервые характеризует зону активного водообмена подземных вод юго-запада Причерноморского артезианского бассейна. В обобщенном виде главные выводы отражают суть работы:

1) Для платформенных гидрогеологических условий (на примере юго-запада Причерноморского артезианского бассейна) предложен комплексный подход для планового и вертикального оконтуривания границ зоны активного водообмена, который состоит из последовательности использования следующих методов:

(а) Гидрогеологическая стратификация – использует для платформенных условий приуроченность водоносных горизонтов, как правило, к определенным стратиграфическим единицам. Исследуются структурные особенности водосодержащих пластов и их гидродинамическое взаимодействия.

(б) Гидрогеохимический метод – исследуются минерализация и гидрогеохимические свойства подземных вод на основе классификации В.И. Вернадского (1933) и современных гидрогеохимических представлений о связи минерализации с различными химическими типами подземных вод. Зона активного водообмена преимущественно содержит пресные воды с минерализацией до 1.0 г/л.

(в) Гидрогеотермический метод - вода как химическое вещество в системах равновесия функционально усиливает или уменьшает свое участие в химических реакциях в зависимости от величины ее (или системы) температуры. Пограничной температурой для главных систем равновесия является значение 200С. Это значение температуры предлагается использовать для оконтуривания нижней границы зоны активного водообмена.

(г) Тритий в подземных водах - нижнюю границу зоны активного водообмена можно выделить по нулевому (отсутствие трития) или близкому к нулевому содержанию трития. Содержание в подземных водах трития в количествах, больших нуля, достоверно указывает на принадлежность таких вод к зоне активного водообмена.

(д) Метод гелиевых исследований – используется предложенный К.Е. Морару (1987) гелиевый метод оценки гидродинамической взаимосвязи водоносных горизонтов. Содержание гелия в подземных водах позволяет картировать местоположение восходящих и нисходящих потоков. Лучше всего данное явление выражается через коэффициент контрастности поля гелия. Бесконтрастное поле гелия может выделить пространственное положение зоны активного водообмена.

2) Природные условия юго-запада Причерноморского артезианского бассейна (на примере репрезентативной территории Республики Молдова) способствовали формированию в геологическом прошлом и поддерживают существование в настоящее время зоны активного водообмена. Количественное выражение связи природных факторов и зоны активного водообмена является проблематичным, т.к. системные связи многоуровневые. Качественно выявлено, что: (а) первые от дневной поверхности водоносные горизонты испытывают влияние орогидрографии, климата и в меньшей мере геолого-гидрогеологических условий; (б) с увеличением глубины залегания водоносных горизонтов воздействие физико-географических факторов уменьшается и преобладают геолого-гидрогеологические условия и водообмен между водоносными горизонтами; (в) водоносные слои имеют характер платформенных водоносных горизонтов с пластовым наклонным залеганием. Отсутствие мощных региональных водоупоров и большое число проницаемых тектонических разломов обуславливают тесную гидравлическую связь обводненных толщ осадочного чехла.

3) Зона активного водообмена подземных вод юго-запада Причерноморского артезианского бассейна оконтурена как по вертикали, так и в плане с использованием комплекса предложенных методов. В ее состав входят грунтовые и межпластовые воды четвертичного, понтического, мэотического, верхне-, средне-, нижнесарматского, мелового и силурийского возрастов. Эти водоносные горизонты на изученной территории распространены неравномерно. Мощность зоны не выдержана как по площади, так и в разрезе и увеличивается в юго-западном и южном направлениях; интервал ее колебания составляет 10.0 – 550.0 м от поверхности земли. Территория распространения зоны активного водообмена совпадает с местоположением областей питания подземных вод.

4) Определены граничные условия зоны активного водообмена подземных вод. Верхней границей является не насыщенная водой зона аэрации. Исследована роль зоны аэрации как среды для миграции неорганических загрязнителей. Предложены понятие о квази-конечной миграции (lk) геохимически неактивных загрязнителей и методы определения этой величины, включая эмпирический, статистический и экспериментальный подходы.

Выявлены гидрогеологические особенности нижней части зоны активного водообмена. Поверхность границы имеет неровный характер, который определяется литологическим строением водонасыщенных пластов и многочисленными тектоническими дизъюнктивами. Нижняя часть зоны активного водообмена характеризуется наличием мощных восходящих потоков подземных вод, местоположение которых отчетливо выделяется по содержанию гелия и коэффициенту контрастности поля гелия.

В примерном процентном отношении от общей площади распространения водоносных горизонтов зона активного водообмена имеет следующие значения: меловой горизонт – 55%, нижний сармат – 64%, средний сармат – 71%, верхний сармат - понт – 91% и четвертичные горизонты – 100%.

5) Граничные условия зоны активного водообмена определяют условия формирования химического состава подземных вод.

5.1) Химический состав грунтовых вод весьма разнообразен и изменчив в плане. Влияние зоны аэрации на гидрогеохимию первых от поверхности водоносных горизонтов существенное. Распределение легкорастворимых солей и минералов в зоне аэрации зависит от литологии пород и геоморфологического местоположения. На водоразделах характерен гидрокарбонатно-кальциевый состав водных вытяжек, реже встречается сульфатно-кальциевый, а в поймах речной сети преобладает сульфатно-натриевый тип засоления, более редок гидрокарбонатно-натриевый.

Техногенное влияние на грунтовые воды имеет региональный характер. Вследствие этого воды сильно загрязнены азотными соединениями, в них обнаружены остаточные количества пестицидов. Воды имеют повышенную минерализацию и жесткость.



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.