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 | 3 | 4 |

Распределение, миграция и трансформация ртути в устьевой области р. северная двина

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

ОВСЕПЯН Ася Эмильевна

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ, МИГРАЦИЯ И ТРАНСФОРМАЦИЯ РТУТИ В УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ

р. СЕВЕРНАЯ ДВИНА

Специальность 25.00.36 – «Геоэкология»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата географических наук

Ростов-на-Дону

2007

Работа выполнена на кафедре физической географии, экологии и охраны природы геолого-географического факультета Южного федерального университета

Научный руководитель: доктор географических наук, профессор Фёдоров Юрий Александрович
Официальные оппоненты: доктор географических наук Коробов Владимир Борисович
кандидат химических наук Назарова Адэлла Андреевна
Ведущая организация: Ростовский-на-Дону филиал Российского государственного гидрометеорологического университета

Защита состоится «18» апреля 2007 г. в «14» часов на заседании диссертационного совета Д 212.208.12 при ФГОУ ВПО «Южный федеральный университет» по адресу: 344090, Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40, геолого-географический факультет, ауд. 210.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной научной библиотеке Южного федерального университета по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Пушкинская, 148.

Автореферат разослан «16» марта 2007 г.

Учёный секретарь диссертационного совета кандидат географических наук, доцент Смагина Татьяна Андреевна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Элементная ртуть и её соединения являются неотъемлемым компонентом окружающей среды, где они, как правило, находятся в следовых концентрациях. Попадая в водотоки и водоёмы различными путями ртуть, благодаря своей высокой миграционной способности, которая в свою очередь обусловлена её физико-химическими и биохимическими свойствами, проходит различные этапы превращения. В настоящее время для поверхностных вод ртуть является одним из приоритетных загрязняющих веществ, вследствие её высокой токсичности, способности к биоаккумуляции и накоплению по трофической цепи. Токсическое воздействие на биоценозы может меняться в зависимости от формы нахождения металла в природных водах. Исследования подтверждают, что Арктика служит своего рода отстойником для тяжелых металлов, которые попадают в северные районы из местных и расположенных за её пределами источников. Исследования показывают, что в Арктике в тех районах, где особенно значительны выбросы тяжелых металлов, воздействие на экосистемы ощущается весьма очевидным образом. В работах Arctic Monitoring and Assessment Programm (AMAP) отмечается: «Ртуть, свинец и кадмий – наиболее опасные тяжелые металлы, загрязненность которыми природной среды Арктики представляет серьезную угрозу». Исследования озерных отложений, почв и тканей организмов показали, что современные концентрации ртути в Арктике в среднем втрое выше, чем в доиндустриальную эпоху (AMAP Assesment, 2002). Согласно существующим моделям переноса ртути, большая ее часть достигает Арктики по воздуху. Однако наибольшее влияние на гидробиоту оказывает именно ртуть, выносимая впадающими в Северный Ледовитый океан реками. Высокая обводненность рек региона обеспечивает концентрации, которые существенно меньше средних глобальных уровней. Тем не менее, суммарный вынос реками Евразии составляет около 10 тонн ртути в год (AMAP Assesment, 2002). Актуальность поднимаемой темы подтверждается её признанием на международном уровне. Это свидетельствует о необходимости изучения закономерностей распределения, накопления и переноса ртути в сопредельных средах, а также исследования процессов трансформации и миграции ртути, поступающей в море с речным стоком.

Цель работы состоит в исследовании закономерностей поведения элементной ртути и её соединений в воде и донных отложениях устьевой области р. Северная Двина.

Основные задачи исследования заключаются в следующем:

  • Изучить физико-химические показатели поверхностных вод устьевой области Северной Двины, в условиях которых происходит миграция ртути.
  • Определить содержание ртути в поверхностных водах, атмосферных осадках, донных отложениях и почвах устьевой области р. Северная Двина.
  • Выявить доминирующие формы миграции и нахождения ртути в воде и донных отложениях района исследований.
  • Определить факторы, влияющие на трансформацию форм миграции и нахождения ртути в условиях изучаемого водного объекта.
  • Оценить поступление ртути в речную систему Северной Двины с плоскостным смывом, атмосферными осадками, сточными водами и оценить вынос ртути в Двинскую губу Белого моря.

Научная новизна работы состоит в следующем:

  • Изучены взаимосвязи содержания ртути с физико-химическими параметрами водного объекта, а именно с pH, Eh, температурой, соленостью, содержанием кислорода и органических веществ.
  • Определены закономерности поведения и пространственной изменчивости концентраций ртути в воде и донных отложениях устьевой области р. Северная Двина.
  • Выявлены уровни содержания ртути в различных компонентах водных экосистем дельты Северной Двины.
  • Исследованы закономерности трансформации форм нахождения и миграции ртути в воде комплексной биогеохимической барьерной зоны р. Северная Двина – Двинский залив Белого моря.
  • Проведена оценка количества ртути, поступающей на устьевое взморье с водным стоком р. Северная Двина.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу работы положен фактический материал, собранный автором в период обучения в аспирантуре Ростовского госуниверситета (ЮФУ). Отбор проб проводился в летний период 2004-2006 гг. с борта научно-исследовательского судна «Айсберг-2» и при осуществлении наземных маршрутов. Автор также выполняла подготовку проб к анализам. При её непосредственном участии производилось определение растворенного в воде кислорода, солености, измерение pH и Eh вод и донных осадков. Диссертантом выполнялся анализ, математическая и картографическая обработка, интерпретация и обобщение материалов.

Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы при усовершенствовании сети мониторинга речных и эстуарных вод, а также разработке территориальных мер по охране природы и научных основ водоохранных мероприятий. Результаты исследований применяются при подготовке и чтении курса лекций по предметам «Учение о гидросфере», «Экология мирового океана».

На защиту выносятся следующие положения:

  • Концентрации ртути в воде и донных отложениях устьевой области Северной Двины повышены по сравнению с фоновыми северными районами. Содержание общей растворенной ртути по стволу р. Северная Двина изменятся скачкообразно. Максимальные концентрации ртути в воде реки приурочены к тем районам, где она протекает в черте г. Архангельск, минимальные – к верховью приустьевого участка и ст. о. Мудьюгский.
  • В исследуемой системе 75 % ртути мигрирует в растворенной форме, при этом доминирующей формой нахождения являются органические комплексы ртути с фульвокислотами. Природные условия региона способствуют повышению миграционной активности ртути.
  • Содержание ртути в донных отложениях устьевой области определяется их литологическим типом, расстоянием от возможного источника загрязнения и наличием способствующих осадконакоплению барьеров. Максимальные концентрации приурочены к акватории, подверженной влиянию сточных вод различных производств, минимальные – к верховью устьевой области. Относительно высоко содержание ртути в донных отложениях пр. Кузнечиха и приустьевого взморья.
  • В барьерной зоне река Северная Двина – Двинская губа Белого моря в интервале солености 4 – 19 ‰ происходит перераспределение форм нахождения и миграции ртути: разрушение органокомплексов ртути с фульвокислотами, образование флоккул, сорбция на взвешенном веществе с дальнейшим осаждением. Гидроксокомплексы неорганической растворенной ртути замещаются на тетра- и димеркурхлориды.
  • В составе донных отложений выделяются формирующиеся в условиях повышенного антропогенного воздействия осадки, которые по комплексу показателей отнесены к техногенным образованиям. Они являются потенциальным источником «вторичного загрязнения» вод ртутью.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на VI Всероссийском гидрологическом съезде (Санкт-Петербург, 2004 г.), XVI Международной школе морской геологии (Москва, 2005 г.), XIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2006», на первой, второй и третьей научно-практических конференциях «Экологические проблемы. Взгляд в будущее» (Ростов-на-Дону, СОЛ Лиманчик, 2004, 2005, 2006 гг.), Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации» (Ростов-на-Дону, 2006 г.). На конкурсе научных работ организованной МАНЭБ межвузовской конференции имени академика В.И. Вернадского «Экология-Безопасность-Жизнь» (Ростов-на-Дону, 2005 г.), а также в секции «Геоэкология и природопользование» на конференции «Ломоносов-2006» (Москва, 2006 г.), авторские доклады удостоились первых мест.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в научном журнале, рекомендуемом ВАК Российской Федерации.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы, содержащего 214 наименований. Объем основного текста диссертации составляет 178 страниц, включая 41 рисунок и 18 таблиц.

Автор выражает глубокую искреннюю благодарность за постановку научной проблемы, внимание к выполнению и руководство работой над диссертацией своему научному руководителю, доктору географических наук, профессору Фёдорову Ю.А. Диссертант признательна за поддержку и конструктивную критику работы коллегам по кафедре физической географии, экологии и охраны природы. Важными и полезными были консультации ведущего научного сотрудника ГХИ, к.х.н. Предеиной Л.М. Автор выражает благодарность начальнику Северного Управления Гидрометслужбы, к.г.н. Васильеву Л.Ю, а также коллективу Северо-Двинской устьевой станции во главе с начальником Седелковой В.Б. и экипажу НИС «Айсберг-2» за сотрудничество и содействие в проведении экспедиций.

Работа по теме диссертации выполнялась при финансовой поддержке проектов РФФИ № 03-05-65187 «Ртуть: распределение, миграция, трансформация и вынос реками Европейской территории России в океан», № 06-05-64504, грантов Министерства образования и науки РФ «Ведущие научные школы России» №№ НШ-1967.2003.5, НШ-4717.2006.5.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность выбранной темы, указывается важность изучения процессов миграции и трансформации ртути в устьевых областях рек Арктического бассейна, формулируется цель и задачи исследования, описывается научная новизна, приводится оценка теоретической значимости и прикладной ценности полученных результатов, а также обозначаются выносимые на защиту положения и структура работы.

ГЛАВА 1. РТУТЬ В ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЕ

Характеризуются физические, химические и токсикологические свойства ртути. На основе анализа литературных источников приводится описание форм нахождения, особенностей трансформации и миграции металла в водной среде. Рассмотрены природные и антропогенные источники поступления и основные потребители ртути. Около 55% ртути потребляют химическая и электротехническая промышленность. Основными антропогенными поставщиками металла являются: сжигание всех видов топлива; бытовые и медицинские отходы, высокотемпературные процессы плавки, обжига и получения металлов, цемента и извести; химическая и золотодобывающая промышленность. Природными источниками ртути являются дегазация мантии, вулканическая деятельность, лесные пожары, горные породы. Проведенный литературный обзор позволяет сделать вывод, что по имеющимся на настоящий момент данным литогенная основа исследуемого района не относится к ртутнорудным аномалиям и поясам планеты и не может служить причиной повышенных концентраций ртути в компонентах окружающей среды устьевой области р. Северная Двина (Варшал и др., 1999; Дорожукова и др., 2000; Лапердина, 2000; Машьянов, 1999; Мур, Рамамурти, 1987; Озерова, 1986; Прокофьев, 1981; Ртуть. Критерии, 1978; Рудные минеральные ресурсы…, 2005; Трахтенберг, Коршун, 1988; Федоров и др., 2006; Beijer, Jernellow, 1979; Craig, 1986; Driscoll, 1994; Fitzgerald, Gill, 1985; Fitzgerald, 1996; Johansson, 1991; Jonasson, Boyle, 1972; Mantoura et al., 1978; Nagase, Ose, 1982 и др.).

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА ИССЛЕДОВАНИЙ

Приводится физико-географическая характеристика устьевой области Северной Двины. Рассмотрены рельеф и полезные ископаемые, морфология и морфометрия приустьевого участка, дельты реки и устьевого взморья. Приводятся сведения о климате и гидрометеорологическом режиме, особенностях почвенного и растительного покрова как важных факторах формирования микрокомпонентного состава вод изучаемого объекта. Характеризуются гидрохимические особенности устья Северной Двины, описываются донные отложения, даётся характеристика уровня экономического развития и хозяйственной деятельности в регионе.

ГЛАВА 3. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1 Источники загрязнения устьевой области Северной Двины. В устье реки расположен крупный промышленный центр – г. Архангельск (площадь около 313 км2, 355,5 тыс. жителей) (Архангельская область, 2006). Основными источниками загрязнения речной системы здесь являются целлюлозно-бумажные комбинаты, гидролизный завод, предприятия теплоэнергетики, строительства, пищевой и легкой промышленности, транспорт. Наиболее крупные предприятия расположены в северной части города и к юго-востоку от городской черты - в г. Новодвинске. Неудовлетворительная очистка выбросов загрязняющих веществ на Соломбальском и Архангельском ЦБК, отсутствие очистки выбросов на предприятиях теплоэнергетики являются основными причинами загрязнения речной системы и атмосферного воздуха. Как отмечают авторы ранее проводившихся исследований, в связи с нестабильной и неэффективной работой очистных сооружений в течение года периодически возникают условия, при которых концентрация отдельных веществ в сточных водах резко возрастает, и сильно загрязненные воды поступают в реки бассейна. Существенную опасность представляют залповые сбросы загрязняющих веществ при авариях (Бреховских и др., 2003; Брызгало, 2006; Оленичева, 1997; Скибинский, 2005).

3.2 Состояние окружающей среды г. Архангельска и прилегающих территорий относительно ртутного загрязнения. При изучении вопроса ртутного загрязнения устьевой области Северной Двины обращают на себя довольно часто проходящие в прессе сообщения об обнаружении разлитой металлической ртути и отравлении населения её парами в различных районах г. Архангельска и области. В период с 2004 по 2006 гг. отмечено более 30 подобных случаев. По данным Северного УГМС, ртуть присутствует в списке характерных загрязняющих веществ для 7 расположенных в устьевой области реки пунктов контроля. В устьевой области Северной Двины ранее отмечались случаи экстремально высоких загрязнений воды и донных отложений ртутью (Оленичева, 1997; Бреховских, 2003). Концентрации растворенной формы ртути в воде составили 6,4 - 7,4 мкг/л; в донных отложениях были на уровне 1,54 мкг/л. Проведенная тогда Архангельским комитетом по охране природы проверка предполагаемого источника загрязнения - ОАО «Архангельский ЦБК» установила факт сброса хлорным заводом ЦБК ртутьсодержащих сточных вод (Оленичева, 1997). Случаи залповых сбросов неочищенных сточных вод не всегда могут быть зафиксированы органами мониторинга, поскольку контроль производится лишь несколько раз в месяц, а пятно загрязненных вод за несколько суток достигает Двинской губы Белого моря.

3.3 Расположение станций наблюдения, отбор проб. Район исследований охватывал устьевую область р. Северная Двина. Расположение станций наблюдений и отбора проб определялось задачей наиболее полного изучения динамики пространственной миграции и трансформации форм ртути в устьевой области реки и переходной зоне река-море. Расстояние от вершины приустьевого участка устья р. Пинега до расположенного в пределах устьевого взморья о. Мудьюгский составило порядка 135 км. Исследования проводились на 27 станциях. Опробовались приповерхностный и придонный слои воды и донные отложения. Съемки проводились в устье р. Пинеги, в черте с. Усть-Пинега, выше и ниже городов Новодвинск, Архангельск, протоках Маймакса, Кузнечиха, а также на водотоках, пересекающих г. Архангельск – Юрас, Соломбалка, в рукавах (Никольский, Мурманский, Корабельный) пробы отбирались в их верховьях. С целью изучения содержания и распределения ртути в почвах г. Архангельска и окрестностей, а также выяснения степени влияния почвенного покрова на формы миграции и поступление ртути в поверхностные воды и донные отложения производился отбор образцов почв. Отбирались также пробы атмосферных осадков. Для изучения поведения ртути в различные фазы гидрологического режима и выявления влияния приливно-отливных колебаний на её трансформацию и миграцию осуществлялся отбор проб по продольному разрезу протоки Маймакса в фазы большой и малой воды. Во всех водных пробах проводилось определение содержания валовой, взвешенной и общей растворенной форм ртути. Попутно определялись содержание кислорода, соленость, температура воды, pH, Eh.



Pages:   || 2 | 3 | 4 |
 





 
© 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.