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 || 3 | 4 |

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

-- [ Страница 2 ] --

3.4 Методика исследований. При проведении экспедиции большое внимание было уделено процедуре отбора и подготовки проб, поскольку мировой опыт и личные наблюдения свидетельствуют о большой вероятности их неумышленного загрязнения или, наоборот, потере части ртути во время транспортировки и хранения. Ранее на различных водных объектах территории ЕТР применялась модифицированная методика отбора, подготовки проб и определения в них содержания ртути. Детально она описана в работах (Зелюкова и др., 1984; Федоров и др., 2002, 2003, 2004). Пробы воды для определения ртути отбирались специализированными батометрами в стеклянную посуду. Для подготовки посуды она предварительно заполнялась разбавленной 1:1 азотной кислотой, по истечении суток отмывалась от кислоты и ополаскивалась бидистиллированной водой. При отборе проб воды склянки вначале ополаскивались небольшим количеством отбираемой воды, затем в них приливалось 100-150 мл пробы. Консервировались пробы воды добавлением 20 %-ного раствора K2Cr2O7 в азотной кислоте марки «о.с.ч.», разбавленной 1:1 бидистиллированной водой. Консервант приливался в пробы из расчета 5 мл на 1 л воды. Для определения ртути во взвешенном веществе тщательно взбалтывалось и фильтровалось через подготовленные заранее мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм 400 мл пробы. Взвесь смывалась с фильтра 10 мл бидистиллированной воды и консервировалась. Донные отложения не консервировались и хранились при низкой температуре в холодильнике. В фильтрованной воде определялась общая растворенная ртуть (Hgрф или Hgробщ). Во взвешенном веществе прямым путем определялось абсолютное содержание ртути (Hgвзв в мкг/г с. м.). Анализ на содержание ртути производился аналитиком Аникановым А.М. с применением атомно-абсорбционной спектроскопии методом холодного пара. Точность полученных данных подтверждена результатами интеркалибрации определений ртути в стандартных пробах воды, проводившейся лабораторией AMOS-Proficiency Test, Water Analysis. Параллельно в 30 % проб анализ на содержание ртути в воде осуществлялся в региональном лабораторном центре Федерального государственного унитарного геологического предприятия «Южгеология».

3.5 Характеристика физико-химических параметров воды исследуемого района во время проведения экспедиций. Изучение распределения и трансформации ртути в процессе миграции в водных экосистемах имеет большое значение для понимания геохимического цикла токсиканта в окружающей среде. Интенсивность биоаккумуляции, доступность и токсичность ртути для гидробионтов в значительной степени определяется формой её присутствия в водной среде. В свою очередь, распределение форм нахождения и миграции ртути в водной среде зависят от гидролого-гидрохимических особенностей водного объекта. В период проведения экспедиций вода р. Северная Двина на ст. «с. Усть-Пинега» характеризовалась гидрокарбонатно-кальциевым составом. Температура воды в продольном разрезе реки за исследуемый период значительно варьировалась. Общая закономерность пространственного распределения температуры – это уменьшение значений при приближении к морскому краю дельты. В вертикальном разрезе температура поверхностного слоя воды превысила температуру придонного горизонта в среднем на 3°С в фазу «малой воды» и на 2°С в фазу «большой воды». Вертикальный градиент распределения температуры составил 0,18°С/м в отлив и 0,14°С/м во время прилива. Существенные различия наблюдались и для таких параметров, как значения Eh, рН, соленость, содержание кислорода. Соленость значительно варьировалась по длине реки, возрастая по мере приближения к морскому краю дельты. Минимальные значения были приурочены к участку реки от станции «Усть-Пинега» до «Порта Экономия» и колебались от 0,05 - 0,09 ‰, до 1,24 ‰; максимальные – к зоне смешения с морскими водами, ст. «о. Мудьюгский» (до 21,80 ‰). Распределение солености по глубине и гидрологическим фазам выражено достаточно четко. Наибольшие значения определены для придонного слоя воды в зоне смешения во время прилива. Соответственно наименьшие, приуроченные к морскому краю дельты выявлены для поверхностного слоя во время «малой воды». По вертикали соленость увеличивается от поверхности к придонному слою примерно на 0,6 ‰ в фазу малой воды и 0,4 ‰ на метр во время большой воды. Для расчета концентрации хлоридных ионов и последующего определения форм нахождения ртути по многолетним данным о величине минерализации и содержании хлоридов, предоставленных СУГМС, выведена формула: y=518,11x – 99,566 (r=0,99), (1), где y – содержание ионов хлора, мг/л; х – соленость, ‰. Эта формула действует для интервала солености 0,05-15,0 ‰. Амплитуда колебаний содержания О2 составила 5,62-8,26 мг/л. По длине реки было распределено относительно равномерно. Отмечается тенденция к увеличению концентраций О2 по мере приближения к морскому краю дельты. Повышение значений содержания кислорода отмечено в зоне смешения морских и речных вод (с 7,3 до 7,7 мг/л на 2-х километровом участке). Минимальные концентрации определены в придонном слое воды во время прилива. Наибольшая однородность распределения кислорода отмечена для малой воды (меньший разброс значений, минимум отличий между придонным и поверхностным слоем). В поверхностном и придонном горизонтах воды pH значительно варьировало по длине реки, изменяясь в интервале 7,42-8,12. Минимальные значения выявлены на ст. «о. Соломбала» и «о. Мудьюгский». Максимальные как в придонном, так и в поверхностном горизонтах – на участке между станциями «Нижние повракульские створы» и «Порт Экономия». В фазу малой воды значения pH в среднем были меньше, чем в фазу большой воды. Вертикальный градиент распределения значений составил 0,003/м в отлив и 0,008/м в прилив. Значения Eh по длине реки варьировались в большом диапазоне. Минимальные значения определены в придонном слое воды на станции «Вершина дельты» и составили -5 мВ, максимальные составили 140 мВ на станции «Старая Ижма» в зоне смешения речных и морских вод. В поверхностном слое значения Eh в среднем выше, чем в придонном, во время малой воды выше, чем в фазу большой воды. Бихроматная и перманганатная окисляемость, а также цветность вод были повышены. Содержание фульвокислот пересчитывалось по показателю цветности. В пространственном отношении содержание фульвокислот значительно варьировалось (Федоров и др., 2005; Федоров, Овсепян, 2006).

ГЛАВА 4. ПОЧВЫ как источник поступления ртути в поверхностные воды архангельской области

4.1 Особенности поведения ртути в почвах района исследований. Важная роль в формировании микрокомпонентного состава природных вод принадлежит почвенному покрову водосборной территории. Наиболее высокие концентрации ртути свойственны, независимо от географического расположения станций мониторинга, почвам, обогащенным органическим веществом. Рядом исследователей (Аношин и др., 1995; Варшал и др., 1999; Дорожукова и др., 2000) обнаружена обратная зависимость содержания ртути от величины их рН. С повышением кислотности почв увеличивается и подвижность тяжелых металлов, вместе с тем растет их биодоступность. Почвы Архангельской области имеют обогащенный фульвокислотами состав гумуса и относительно низкие значения рН, что должно способствовать повышению миграционной активности ртути (Жилина, 2005; Федоров, Овсепян, Доценко, 2006).

4.2 Распределение ртути по почвенным горизонтам г. Архангельска и окрестностей. Содержание ртути изменялось в горизонте 0-5 см в пределах 0,009 – 0,158 мкг/г с.м., в горизонте 5-15 см – от 0,007 до 0,150 мкг/г с.м. В поверхностном горизонте максимальное значение определено в образце центральной части города, минимальное – в образце, отобранном на правом берегу Северной Двины, в 100 м выше впадения р. Юрас. Высокие содержания ртути характерны для почв центра города и сельскохозяйственных районов. Низкие значения – для почв окраинных участков города. В верхнем горизонте ОА концентрации ртути выше средних значений (0,06-0,09 мкг/г с.м.) приурочены в основном к центру города – к району Набережной Северной Двины и южной части о. Соломбала. Наименьшие концентрации (0,015 – 0,03 мкг/г с.м.) отмечаются в юго-восточной части города и окраинных районах. В горизонте 5-15 см картина пространственного распределения концентраций в общих чертах повторяет особенности, обнаруженные в поверхностном горизонте. Так, содержание ртути максимально в почвах центральной части города, и минимально – в почвах его восточной и юго-восточной окраин. Вместе с тем, к особенностям следует отнести увеличение концентраций к северо-западу от г. Архангельска, а также в районе г. Новодвинск (0,05-0,07 мкг/г с.м.) (Федоров, Овсепян, Доценко, 2006). Распределение ртути по профилю почв имеет следующие особенности: в промышленной и транспортной зонах Архангельска концентрации ртути выше в горизонте 0-5 см; в селитебной и рекреационной зонах, а также в районе музея-заповедника «Малые Корелы» – в горизонте 5-15 см. Это свидетельствует о том, что основной поток ртути в почвы в районе исследований обеспечивается ее техногенными выпадениями из атмосферы. В дальнейшем, под воздействием природных факторов, ртуть мигрирует вглубь почвы. Именно этот процесс обусловливает более значительные концентрации ртути в подповерхностном горизонте почв фонового участка и городских территорий, отличающихся незначительной антропогенной нагрузкой. Для почв, преобразованных в значительной степени, характер распределения противоположный. Объяснением этому служит преобладание атмосферного привноса ртути. При этом интенсивность поступления ртути из воздушной среды выше, чем возможности почвы к самоочищению.

4.3 Пространственное распределение ртути в почвах Архангельска и прилегающих территорий. Существующая картина распределения свидетельствует о значительном антропогенном влиянии, прежде всего транспорта, на накопление ртути в почвах центральной части города. Также заметно некоторое увеличение концентраций ртути к северо-западу от г. Архангельска по сравнению с южными и юго-восточными районами города. Очевидно, этому способствует естественный уклон территории с юго-востока на северо-запад, который может оказывать влияние на перераспределении ртути в почвах под влиянием ливневых стоков путем переноса в составе вовлекаемых в поток частиц. Относительно высокие концентрации ртути приурочены к территории «Малых Корел». Главным образом это объясняется незначительной трансформированностью почв, отличающихся повышенной кислотностью и сохранивших относительно высокое содержание гумусовых веществ по сравнению, например, с городскими почвами, в частности, фульвокислот, способных к образованию прочных высокомолекулярных фульватных комплексов с ртутью. Вторая причина заключается в непосредственной близости возможного источника загрязнения, которым является Архангельский ЦБК. Не так давно ртуть входила в технологический цикл производства хлора, применявшегося при отбеливании бумаги на ЦБК и входившего в состав производственных отходов. Характерно, что здесь содержание металла и его соединений в подповерхностном горизонте почвы (0,08 мкг/г с.м.) в 2 раза выше, чем в поверхностном (0,046 мкг/г с.м.). Это косвенно свидетельствуют об антропогенном источнике поступления ртути из атмосферы, существовавшем ранее. Однако не исключается также возможность существования антропогенных источников ртутного загрязнения в районе «Малых Корел» и в настоящее время. Пространственное распределение содержания ртути в почвах обнаруживает тесную зависимость от ряда факторов – близости источника загрязнения, рельефа, типа почвы, и как следствие содержания в ней органического вещества, рН, а также гранулометрического состава. Обнаружено, что максимальные концентрации ртути в исследуемых почвенных горизонтах характерны для центральной части Архангельска с тенденцией уменьшения к востоку и юго-востоку. За пределами города содержание ртути в почвах еще более низкое, за исключением территории, прилегающей к Новодвинску.

4.4 Частота встречаемости различных концентраций ртути в почвах г. Архангельска. При оценке ртутного загрязнения почв практический интерес вызывает частота встречаемости различных концентраций. В почвенных образцах г. Архангельска в горизонте 0-5 см концентрации ртути не превышали 0,05 мкг/г с.м. в 79 % случаев; в 21 % определений содержание металла и его соединений превысило 0,05 мкг/г с.м.; в 7 % проб концентрации ртути были выше 0,1 мкг/г с.м. В горизонте 5-15 см доля высоких концентраций больше – в 56 % случаев концентрации превысили 0,05 мкг/г с.м. и в 14 % - 0,1 мкг/г с.м. Средние концентрации ртути в горизонте 5-15 см несколько выше, чем в 0-5 см горизонте почв. По имеющимся данным содержание ртути как в значительно преобразованных городских почвах, так и в слаботрансформированных не превышает ПДК, а средние концентрации практически равны фоновым.

4.5 Оценка выноса и поступления ртути из почв в водные экосистемы. В расчетах выноса ртути с почвенными частицами применялась усредненная величина смыва почвенного покрова, показанная в работе (Проблемы экологии…, 2002) и равная 15-16 тоннам с 1 км2 в год. Было определено, что с каждого 1 км2 площади города вынос ртути с почвенным материалом составляет 1,2 г/год. Эта величина несколько ниже, чем смыв с сельскохозяйственных угодий области (1,9 г/год), на которых длительное время применялись ядохимикаты и пестициды, в том числе, ртутьсодержащие. Вместе с тем, средние для всей области значения не превышают 0,8 г/км/год (Федоров, Овсепян, Доценко, 2006). Полученные результаты сопоставимы с данными других исследователей, например для Швеции эта величина равна 3 г/км/год (Driscoll, 1994). Значительный научный и практический интерес представляет оценка поступления ртути из почвенного покрова Архангельской области в р. Северная Двина, которая является местообитанием многих гидробионтов, в том числе ценных промысловых видов рыб. В пересчете на площадь водосборного бассейна р. Северная Двина в среднем вынос ртути из почв составит 0,280 т/год (Федоров, Овсепян, Доценко, 2006).

ГЛАВА 5. ПОВЕДЕНИЕ РТУТИ В ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ р. СЕВЕРНАЯ ДВИНА

5.1 Ртуть в водах различных регионов земного шара. Анализ мировых литературных данных позволяет сделать вывод, что северным областям морских и речных вод соответствуют более низкие концентрации ртути (колеблются в пределах 0,0007 - 0,07 мкг/л). Что, очевидно, связано с относительно меньшей антропогенной нагрузкой и удалённостью от «ртутных поясов» планеты, в то время как в большей степени освоенных промышленных районах России и мира концентрации ртути в воде заметно выше (0,04 – 6,1 мкг/л).

5.2 Содержание ртути в водах исследуемой акватории. Содержание общей растворенной формы ртути в поверхностном слое изменялось от 0,005 до 0,18 мкг/л, в среднем составило 0,065 мкг/л. Пространственное распределение концентраций растворенной ртути представлено на рис. 1.

 аспределение растворенной ртути в поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах-0  аспределение растворенной ртути в поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах-1

Рис. 1 Распределение растворенной ртути в поверхностном (а) и придонном (б) горизонтах вод

В разрезе по судоходной протоке Маймакса до о. Мудьюгский концентрации общей растворенной ртути изменялись от 0,007 мкг/л до 0,14 мкг/л. Максимальная величина выявлена в створе «Лесозавод №24», минимальная – у «д. Лапоминка». В протоке Кузнечиха максимальное для поверхностного слоя содержание ртути 0,18 мкг/л выявлено в створе «Лесозавод №29» (пункт расположен ниже по течению от СЦБК и ТЭЦ, ниже впадения р. Юрас). Наименьшее содержание ртути в протоке Кузнечиха обнаружено в её верховье – выше СЦБК, ТЭЦ, СДК (0,06 мкг/л). В верховьях рукавов дельты реки содержание ртути в поверхностном слое находилось на уровне 0,06 (Корабельный, Никольский) – 0,07 мкг/л (Мурманский). Высокие концентрации ртути выявлены в реке Соломбалка – 0,14 мкг/л. Таким образом, в поверхностном слое р. Северная Двина наименьшие значения обнаружены в зоне смешения – от «д. Лапоминка» до «о. Мудьюгский», в р. Пинега (фоновый створ для устьевой части), протоке Маймакса – ст. «Гидролизный завод». Наибольшие значения выявлены в створах «пр. Кузнечиха, Лесозавод №29», «пр. Маймакса, Лесозавод №24», пр. Соломбалка (Федоров, Овсепян, 2006). Среднее содержание составило 0,065 мкг/л, что в 6,5 раз выше рыбохозяйственной ПДК. Содержание общей растворенной формы ртути в придонном горизонте изменялось от 0,005 мкг/л до 0,12 мкг/л, в среднем составило 0,04 мкг/л. В целом динамика ртути повторяет её ход в поверхностном слое. Наблюдалось некоторое смещение экстремумов (максимальных и минимальных концентраций) в пространстве. В придонном слое минимальные значения обнаружены на ст. «о. Мудьюгский» и «д. Лапоминка» (0,005 мкг/л). Наиболее высокие значения - в створах «Лесозавод № 29», «Порт Бакарица», «пр. Кузнечиха, ниже ЦБК» (>0,11 мкг/л). Характеризуя ход концентраций растворенной ртути в целом, следует отметить, что среднее содержание (0,055 мкг/л) здесь на 0,01 мкг/л ниже, чем в поверхностном слое. Максимальное значение также ниже в придонном горизонте (0,12 мкг/л). Как в придонном, так и в поверхностном слое максимальное значение выявлено в створе «Лесозавод №29, протока Кузнечиха». Резкое изменение содержания ртути в воде приурочено также к ст. «д. Лапоминка», где происходит снижение концентраций с 0,09 мкг/л до 0,005 мкг/л. Градиент изменения концентраций ртути составляет 0,03 мкг/л на км. По собственным наблюдениям и данным других исследователей (Бреховских и др., 2003; Скибинский, 2005; Федоров и др., 2005, 2006) именно в пределах этой зоны мигрирует гидрофронт.



Pages:     | 1 || 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.