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:   || 2 |

Предельнойнагрузки на природнуюгидросферу в районе ильменскогогосударственного заповедника подвлиянием карабашскогомедеплавильного комбината.

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ГАВРИЛКИНА СветланаВикторовна

Оценка предельнойнагрузки

на природнуюгидросферу в районе ИльменскогоГосударственного

заповедника подвлиянием

Карабашскогомедеплавильного комбината.

Специальность 25.00.07–Гидрогеология

А в т о р е ф е р а т

диссертации на соисканиеученой степени

кандидатагеолого-минералогических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2006

Работа выполнена вгосударственном Ильменском заповедникеим. В. И. Ленина (Южный Урал) игосударственном образовательномучреждении высшего профессиональногообразования Санкт-Петербургскомгосударственном горном институтеим. Г.В. Плеханова (техническомуниверситете).

Научныйруководитель –

докторгеолого-минералогических наук,профессор

Владимир ВасильевичАнтонов

Официальныеоппоненты:

докторгеолого-минералогических наук,профессор

Всеволод НиколаевичАнфилогов

кандидатгеолого-минералогических наук

Владимир ВикторовичПетров

Ведущее предприятие– кафедрагидрогеологии Санкт-Петербургскогогосударственного университета(СПбГУ)

Защита диссертациисостоится 13 декабря 2006 г. в 17.30 ч. назаседании диссертационного совета Д 212.224.01при Санкт-Петербургском государственномгорном институте им. Г.В. Плеханова(техническом университете) по адресу: 199106Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. №4312.

С диссертацией можноознакомиться в библиотекеСанкт-Петербургского государственногогорного института.

Автореферат разослан13 ноября 2006 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ

диссертационногосовета

д. г.-м. н.,профессорА.Г. МАРЧЕНКО

ОБЩАЯХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальностьработы.

Ильменскийгосударственный заповедник Уральскогоотделения РАН находится в так называемойгорнозаводской зоне, отличающейсяособенно высокой концентрациейметаллургических предприятий. В частности,в 16 км к северу от границ заповедникаразмещен Карабашский медеплавильныйкомбинат, являющийся одним из наиболеемощных загрязнителей атмосферы. По даннымкосмической съёмки эта территорияотнесена ЮНЕСКО к экологической «чернойдыре» планеты. В водах Ильменскогозаповедника особо охраняемой природнойтерритории (ООПТ) многократно отмечалосьвысокое содержание тяжелых металлов,однако оставалось неясным, имеют ли оницеликом естественное происхождение илисвязаны с антропогенным загрязнением. Всвязи с этим представляется актуальнымвыяснение процессов формированияхимического состава природных вод. Дляобъективной оценки эффекта антропогенныхвоздействий и изыскания путей ихразумного регулирования необходимо,выяснить естественный процессформирования химического состава вод, атакже дать оценку качества подземных иповерхностных вод, подвергшихсязагрязнению.

Для контроляэкологического состояния ООПТ,связанной как с негативными последствиямиаэрогенного влияния медеплавильногокомбината, необходимо проведениекомплексных экологических изысканий,конечным итогом которых являютсяэкологические карты содержания металлов вповерхностных и подземных водахзаповедника. При этом, главная задача поорганизации и проведениигидрогеоэкологических исследований оказывается связанной скомплексным изучением химическогосостава поверхностных и подземных вод, атакже условий их формирования натерритории заповедника для выполненияпрогнозных оценок изменения их состояния вдальнейшем.

Цель работы состоит в изучении химическогосостава поверхностных и подземных вод,условий их формирования на территорииИльменского заповедника.

Основные задачиисследований:

  • выявление гидрохимических типовприродных вод, распределение их натерритории заповедника.
  • изучение микроэлементного составаповерхностных и подземных (родники) водтерритории заповедника.
  • выявление основных источников инаправлений атмосферной токсификациитерритории заповедника тяжелымиметаллами.
  • общая оценка доли существующегоантропогенного влияния и прогноздальнейшего изменения в составе вод.
  • интегральная оценка техногеннойнагрузки, гидрогеохимическоекартографирование территории.

Научная новизнаработы:

  • впервые получены исистематизированы сведения,характеризующие химический состав водтерритории Ильменскогозаповедника;
  • выявлена динамика распределениятипов вод, что позволяет оценить факторыформирования химического состававод.
  • на основе наблюдений и лабораторныхисследований установлены закономерноститрансформации состава и повышенияконцентраций токсичных компонентовподземных и поверхностных вод заповедника.
  • методом картографирования сиспользованием компьютерногопрограммного обеспечения, впервыепоказана неоднородность антропогеннойнагрузки на территорию Ильменскогозаповедника.
  • комплексное экологическоекартирование химического состава водтерритории Ильменского заповедника иснежного покрова позволило выяснитьдинамику фонового содержания тяжелыхметаллов в природных водах.

Практическаязначимость работы.

Работа является частьюкомплексных исследований на водоемахЧелябинской области лаборатории воднойэкологии Ильменского заповедника, рядахоздоговорных работ по заказуМинистерства радиационной безопасностиЧелябинской области и Администрации г.Миасса.

Сформированаэлектронная база данных погидрохимическим показателям водтерритории заповедника и содержаниютяжелых металлов в снежном покровах напериод 1994 – 2006г.г., которая может быть использована припроведении мониторинга вод в сопредельныхтерриториях.

Выполненнаянаучно-исследовательская работа можетслужить основой для разработки программыулучшения экологического состоянияозерных геосистем в сопредельных зонахс интенсивным антропогеннымвоздействием.

Личный вкладавтора

  • анализ источников загрязненияподземных вод территории Ильменскогозаповедника;
  • создание карт с использованиемкомпьютерного программного обеспечения GDM,где впервые показана неоднородностьантропогенной нагрузки на территориюИльменского заповедника.
  • на основе личных полевыхисследований выявлена динамикараспределения типов вод, что позволяетоценить факторы формирования химическогосостава природных вод.
  • разработка миграционной моделихимического состава вод территорииИльменского заповедника и снежногопокрова, что позволило выяснить динамикуфонового содержания тяжелых металлов вводах.
  • проведение лабораторныхэкспериментов для оценки условийзагрязнения почв тяжелымиметаллами;
  • на основе наблюдений и лабораторныхисследований установлены закономерноститрансформации состава и повышенияконцентраций токсичных компонентовподземных и поверхностных вод заповедника.

Апробация работы ипубликации.

Основныеположения диссертации были доложены намеждународной научной конференции поэкологической химии (Кишинев. 2002), научнойконференции молодых сотрудников иаспирантов АН РТ (Казань, 2002),научно-практических конференциях«Экологические проблемы и современныетехнологии водоснабжения» (Челябинск, 2000,2001, 2002, 2004 г.г.), научной конференции,посвященной 30-летию Висимскогозаповедника (Екатеринбург, 2001), научнойконференции (г.Уфа, 2004 г.), международнойконференции «Прикладное наследие России:Изучение, мониторинг, охрана» (г. Тольятти,2004 г), обсуждались на Ученом Совете ИГЗ УрОРАН. По материалам диссертацииопубликовано 18 работ, в том числе 2монографии, 5 статей, и ещё 2 статьинаходятся в печати.

Объектисследований

В качестве объектаисследований в рамках данной работыисследована территория Ильменскогогосударственного заповедника ООПТ.

Структураработы

Диссертация изложена на222 страницах, включая введение, 6 глав,заключение, список литературы из 101наименования, содержит 41 рисунок, 17таблиц, приложение.

Автор выражает глубокуюпризнательность своему научномуруководителю докторугеолого-минералогических наук профессорузаведующему кафедрой гидрогеологии иинженерной геологии СПГГИ профессоруВ.В. Антонову  за постоянную помощь на всемпротяжении подготовки диссертационнойработы; и сотрудникам кафедры – профессоруА.И. Короткову, профессору Кирюхину В.А.,директору Ильменского заповедника П.М.Вализеру за полезные советы и замечания посуществу работы, заведующему лабораториейводной экологии А.Г. Рогозину.

ЗАЩИЩАЕМЫЕПОЛОЖЕНИЯ

1 На исследуемойтерритории доминируют зоныгидрокарбонатного генетического типаприродных вод (гидрокарбонатного:кальциево-натриевого,натриево-кальциевого, натриево-магниевого,магниево-натриевого, магниево-кальциевогои кальциево-магниевого типов) и нескольконебольших зон сульфатного типа.

Распространение типоввод имеет общее меридиональноепростирание при этом наблюдаютсязоны перекрытия одного типа вод другим.При сопоставлении с геологической картойнаблюдается совпадение границ зонраспространения типов вод стектоническими разломами.

Гидpокаpбо­нат­но-каль­ци­е­во-натpиевые во­ды (HCO3-Ca-Na) ма­ло­ми­неpали­зо­ван­ные (50 – 150 мг/л)фоpмиpуют­ся вцентpаль­нойча­с­ти Иль­мен­ских гоp в пpеде­лах вы­сот 750 – 350м на пло­ща­дях, за­ня­тых ще­лоч­ны­ми поpода­ми, ми­аски­та­ми и не­фе­ли­но­вы­ми си­е­ни­та­ми. Этот тип водзанимает обширное поле западной ицентральной части исследуемой территории(рисунок) и границы поля совпадают сграницей геологических толщ.

Ги­дpокаpбо­нат­но-натpиево-каль­ци­е­вые (HCO3-Na-Ca) воды находятсясpеди натриевых плагиогнейсов и сеpиямигpанит­ныхпег­ма­ти­тов и слан­цев. Они занимаютцентральную часть площади заповедника иимеют общее с геологическими толщамимеридиональное простирание.

Гидрокарбонатно-натриево-магниевые(HCO3-Na-Mg)приурочены к области за­ле­га­ния поpодультpаос­нов­ныхинтpузий (пиpок­се­ни­тов,сеpпен­ти­ни­тов).Этот тип вод располагается всеверо-восточной части планшета. Контурыего распространения совпадают с границамитектонических разломов.

Гидpокаpбо­нат­но-маг­ни­е­во-натриевые(HCO3-Mg-Na)характерны для зон распространения кислыхпород - гранитов. Эти воды занимаютзападную часть территории, имеютмеридиональное простирание, так жеповторяя контуры гранитных массивов итектонических разломов.

Гидрокарбонатно-магниево-кальциевые(HCO3-Mg-Ca)формируются на ультраосновных и основныхпородах, и занимают обширную севернуючасть территориизаповедника.

Гидрокарбонатно-кальциево-магниевые(HCO3-Ca-Mg)приурочены к щелочным нефелиновымсиенитам. Этот тип вод занимаетюго-западную часть планшета. Сульфидныетипы вод прослеживаются на исследуемойтерритории отдельными пятнами. Посодержанию сульфат-иона они несоответствуют условиям физико-химическогоравновесия вод с вещественным составомокружающих горных пород, а определяютсяпроцессами сульфатации на заболоченныхучастках и процессами окислениявкраплений сульфидов водосодержащихгорных пород (пирита, халькопирита,борнита).

В соответствии суменьшением абсолютных отметок местностис запада на восток наблюдается некотороеобщее повышение минерализации вод районаот 80 до 140 мг/л, которое возможноосуществляется за счет процессоввыщелачивания и растворения солевыхкомплексов горных пород.

Рис. Схематическая карта типоввод территории Ильменского заповедника.Типы вод:I -гидpокаpбо­нат­но-каль­ци­е­во-натpиевые; II - ги­дpокаpбо­нат­но-натpиево-каль­ци­е­вые; III -гидрокарбонатно-натриево-магниевые;IV -гидpокаpбо­нат­но-маг­ни­е­во-натриевые; V - гидрокарбонатно-магниево-кальциевые;VI - гидрокарбонатно-кальциево-магниевые;

VII, VIII, IX – сульфатные; I-II, II-V, II-III-IV – зоны смешиваниятипов вод

Основным типом водрайона является гидpокаpбо­нат­но-каль­ци­е­во-натpиевий,формирующийся в ядре и на восточном крылеИльменогорской антиклинали. Условияформирования подчинены тектонике района.Область питания приурочена к склонухребта, а область разгрузки – это выходыисточников. Источники (родники)расположены в два уровня: первый – приурочен кконтактам фенитов с сиенитами и сгнейсовой толщей, второй располагаетсяв понижениях рельефа (питающего болотоНяшевское) и приурочен к озерно-болотным иаллювиальным отложениям. Эти воды, попадаяв нижерасположенные участки, другие похимическому составу породы,метаморфизуются. Особенно быстраяметаморфизация происходит в условияхзамедленного движения вод, при длительномвзаимодействии с породами, обладающимиколлоидным комплексом, среди породсодержащих значительное количествомелкодисперсной фракции, в частностиглинистых частиц. Развивающиеся врезультате процессы катионного обменаформируют новые типы вод.

Главными ионами,принимающими участие в процессах,являются кальций, натрий и магний.Увеличение или уменьшение кальцияобусловлено растворимостьюкальциево-магниевых карбонатов ибикарбонатов, и наличием количествасульфат-иона. Наличие в трещинах горныхпород глинистых частиц и при маломсодержании сульфатов, замещение кальция имагния идет медленно. В зонах повышениясульфидной минерализации замещениекальция магнием идет быстро.

На границе тектоническиослабленной зоны происходит вытеснение враствор натрия игидрокарбонатно-кальциево-натриевыйтип переходит вгидрокарбонатно-натриево-кальциевыйтип вод. Это происходит по схеме:

Ca[HCO3]2 +Na2 = Na2[HCO3]2+ Ca

При этом подвижностькальция ограничивается и главным иономстановится натрий. Далее при катионномобмене возникают условия для большегоуменьшения кальция и увеличения ролимагния. Так в результате процессовсмешения вод и катионного обменагидрокарбонатно-кальциево-натриевые игидрокарбонатно-натриево-кальциевые водыпреобразуются вгидрокарбонатно-магниево-натриевые игидрокарбонатно-магниево-кальциевые. Этидва последних типа вод являются продуктомметаморфизации.

Гидрокарбонатно-кальциево-магниевыйтип вод занимает обширное поле,приуроченное к щелочным нефелиновымсиенитам. Для данного типа вод характернообщее повышение иона магния в пробахвод.

Как уже отмечалось,содержание сульфат-иона связано спроцессами сульфитации на заболоченныхучастках, это возможно обусловленопроцессом окисления сульфидов, и требуетдальнейших исследований.

В процессахформирования отдельных типов вод большоезначение имеет смешивание вод разногосостава. Химическая однородность водотдельных гидрохимических типов районаможет объясняться наличием тектоническиослабленных зон, которые являются путямифильтрации вод. Тектонические трещиныспособствуют проникновению определенныхтипов вод в иные гидрохимические зоны, дажепри наличии там сложных геологическихучастков.

2.Химический состав подземных иповерхностных вод на территориизаповедника определяется литогеохимиейгорных пород на 40%, антропогеннойсоставляющей на 60%.

Циркулируя поразличным породам, подземные водыпо-разному обогащаются металлами. Всеразвитые в районе водоносные комплексывзаимосвязаны между собой и споверхностными водами. В зависимости отвмещающих пород подземные воды территориизаповедника можно подразделить наследующие водоносные комплексы:

В подземных водахультраосновных пород самые высокиесодержания микрокомпонентов. Похимическому составу водыгидрокарбонатно-натриево-магниевого типа.Минерализация изменяется в пределах 0,4– 0,7 мг/л.Разгрузка (выход родника) подземных водпроисходит в краевых частях массивовультраосновных пород и в местныхпонижениях рельефа. Питание водоносногокомплекса осуществляется за счетатмосферных осадков. Область питаниясовпадает с областьюраспространения.

В подземных водахосновных пород. По химическому составу водыгидрокарбонатно-кальциево–магниевого типа.Минерализация изменяется в пределах 0,6– 0,9 мг/л.Разгрузка (выход родника) подземных водпроисходит в краевых частях массивовосновных пород, в долинах ручьев и оврагов.Питание водоносного комплексаосуществляется за счет атмосферныхосадков. Область питания совпадает собластью распространения.

Воды кислых толщ болееобогащены металлами, чем воды основныхпород. Как содержание металлов, так идругие гидрохимические показателиварьируют в широких пределах, что,безусловно, связано с неравномернойминерализацией водосодержащих пород. Похимическому составу водыгидрокарбонатно-кальциево-натриевые типа.Минерализация изменяется в пределах 1,0– 1,2 мг/л.Разгрузка подземных вод приурочена ккраевым частям интрузивных массивов, ацентральные части их практически безводны.Питание водоносного комплексаосуществляется за счет атмосферныхосадков. Область питания совпадает собластью распространения.

Воды щелочногокомплекса. По химическому составу водыгидрокарбонатно-натриево-кальциевые икальциево-магниевые. Минерализацияизменяется в пределах 0,6 – 1,0 мг/л. Питаниеводоносного комплекса осуществляется засчет инфильтрации атмосферных осадков, атакже за счет водяных паров в порах итрещинах. Областью разгрузки, являютсяпониженные участки рельефа,заболоченные.

Воды тектоническиослабленных зон. По химическому составу водыгидрокарбонатно-кальциево-натриевые,натриево-кальциевые, иногда магниевогосостава. Минерализация изменяется впределах 1,4– 1,6мг/л. Разгрузка подземных вод приуроченаблизости тектонически ослабленных зон ибластомилонитовых пород. Трещины,вероятнее всего закальматированы,вследствие этого водообильность родниковне очень высокая до 0,2 л/сек. Областьпитания совпадает с областьюраспространения.

Корреляционный анализ,направленный на выявление взаимосвязейэлементного состава «вода-порода» показалприсутствие связи: меди, цинка, стронция. Иотсутствие подобной связи для железа,марганца и свинца (табл. 2,3).

Таблица 2

Непараметрическиеданные корреляции по Спирмену (p) приp<0,05

Корреляционная связь элементногосостава «вода-порода»

Числопар анализируемых признаков

Спирмена (р)

р
Cu 10 0,668724 0,034499
Zn 10 0,902439 0,000352
Sr 10 0,715600 0,019964

Таблица 3

Непараметрические данныекорреляции по Спирмену (p)

при p>0,05 (отсутствиекорреляции).

Корреляционная связь элементногосостава «вода-порода»

Число паранализируемых признаков

Спирмена(р)

р
Fe 10 0,188451 0,602095
Mn 10 0,284848 0,425038
Pb 10 -0,338376 0,338890


Pages:   || 2 |
 





 
© 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.