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 |   ...   | 2 | 3 ||

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

-- [ Страница 4 ] --

6.4 Частота встречаемости различных концентраций ртути. В 76 % случаев концентрации ртути не превышали 0,2 мкг/г с.м. Повышенные концентрации (> 0,4 мкг/г с.м.) встречались в единичных пробах. В общем массиве данных в 52,5% определений концентрации ртути превысили 0,1 мкг/г с.м. Процент высоких концентраций значительнее в горизонте 5-10 см (56% и 50% в горизонте 0-5 см). На данный момент ПДК ртути для донных отложений в мире не разработано. Рекомендуемый по оценкам бразильских экспертов безопасный уровень содержания ртути составляет 0,1 мкг/г с.м. (Ртуть. Критерии…, 1979). В устьевой области Северной Двины этот уровень превышен в 52,5 %. Среднее фоновое содержание ртути в донных отложениях рек ЕТР составляет 0,08 мкг/г с.м. Эта величина хорошо согласуется с нашими данными и сведениями по Белому морю, в частности для района Штокмановского месторождения, расположенного на его шельфе (Tsibulski, 2001).

6.5 Пространственное распределение ртути в донных осадках. По итогам исследований были построены схемы, которые позволили выделить зоны распространения повышенных содержаний металла и его соединений в донных отложениях (рис. 3). Наиболее загрязненным является район г. Новодвинска и расположенного ниже по течению Порта Бакарица. Концентрации ртути в донных отложениях превышают здесь 0,25 мкг/г с.м. Следующий участок русла реки, наиболее загрязненный ртутью – пр. Кузнечиха ниже впадения р. Юрас и причал о. Соломбала (содержание ртути >0,18 мкг/г с.м.). Высокие концентрации ртути определены в осадках пр. Маймакса – в районе ст. «Порт Экономия» и «Лесозавод №24». Область повышенных концентраций ртути в донных отложениях выявлена также в зоне смешения. От Устьянских Поворотных створов содержание ртути в донных отложениях возрастает по мере продвижения к о. Мудьюгский с 0,14 до 0,22 мкг/г с.м. Как отмечалось ранее, при прохождении геохимического барьера, формирующегося в зоне смешения речных и морских вод, происходит активное выведение ртути из водного раствора путём её сорбции на взвешенном веществе и дальнейшего осаждения со взвесью. Подобное поведение ртути хорошо объяснимо с точки зрения теории маргинальных фильтров (Лисицын, 1994, 2002), к которым относится эстуарий Северной Двины. Рассматриваемый участок относится к области солоноватых вод, в пределах которого происходит интенсивное перераспределение форм миграции и нахождения ртути в воде. Остров Мудьюгский является барьером на пути речных вод. Здесь происходит уменьшение скоростей потока и осаждение тонкодисперсного взвешенного материала, который, как известно из литературных источников, вследствие высокой сорбционной ёмкости, наиболее обогащён ртутью. Подобный механизм может способствовать также накоплению соединений металла в донных отложениях в районе влияния г. Новодвинска. На данном участке русла реки расположены многочисленные островки и отмели, выполняющие роль механического барьера. Таким образом, природные условия в совокупности с антропогенным фактором, способствуют формированию здесь участка донных отложений с максимальными концентрациями металла и его соединений. В целом в исследованной области реки наименее загрязненными являются небольшой по площади участок русла в районе ст. «с. Усть-Пинега», а также акватория, прилегающая к верховьям Никольского и Мурманского рукавов дельты. В общем соотношении области с содержанием ртути <0,1 мкг/г с.м. не превышают 45-50 % общей площади исследованных донных отложений.

 аспределение ртути в донных отложениях горизонта 0-5 см (а) и 0-10 см (б) устьевой-3  аспределение ртути в донных отложениях горизонта 0-5 см (а) и 0-10 см (б) устьевой-4

Рис. 3 Распределение ртути в донных отложениях горизонта 0-5 см (а) и 0-10 см (б) устьевой области р. Северная Двина

6.6 Распределение ртути по различным гранулометрическим фракциям донных отложений. Гранулометрический состав донных осадков играет важную роль в процессах накопления – рассеивания ртути. Проанализируем в данном аспекте акваторию донных отложений устья Северной Двины. Максимальные концентрации ртути приурочены к донным отложениям илистого и илисто-песчаного состава. Необходимо отметить, что в 90 % донных осадков с преобладанием илистой фракции присутствовал запах сероводорода (а именно – в донных отложениях ст. «о. Мудьюгский», р. Соломбалка, пр. Кузнечиха). Относительно невысокие концентрации металла и его соединений отмечены для песчаных фракций. Глинистые фракции по сравнению с песчаными в 4-7 раз обогащены ртутью. Следует отметить, что донные отложения также подвержены трансформации.

6.7 Окислительно-восстановительная обстановка и pH среды как фактор миграции и трансформации ртути в донных отложениях. Важнейшими факторами, влияющими на распределение форм ртути и её трансформацию в донных отложениях, являются процессы метилирования, деметилирования и восстановления ртути, значения окислительно-восстановительного потенциала и pH, температура, кислородный режим, соленость. Донные отложения Северной Двины характеризовались преимущественно нейтральной реакцией, восстановительными условиями (6,58-7,71; -176…+73). Среди них выделяются осадки, формирующиеся в условиях повышенного антропогенного воздействия (илы и заиленный песок проток Соломбалка и Кузнечиха), которые по комплексу показателей следует отнести к техногенным образованиям (Опекунов, 2005). Такие осадки характеризуются близкими к слабокислым условиям среды, относительно низкими значениями окислительно-восстановительного потенциала (рис. 4), присутствием запаха сероводорода, высокими концентрациями ртути и метана, а также наличием включений, характерных для техногенных илов. Состав техногенного материала в значительной степени влияет на величины pH и Eh.

- донные отложения - придонный слой воды I – придонный слой воды зоны смешения, Двинская губа; II – придонный слой воды, дельта р. Северная Двина; III – ил и ил с песком, пр. Соломбалка, Кузнечиха, ст. «Порт Бакарица»; IV – песчаные осадки; V – песок с илом, ил с песком и илы.

Рис. 4 Диаграмма pH-Eh донных отложений и придонного слоя воды устьевой области р. Северная Двина

Песок, загрязненный отходами целлюлозно-бумажного производства, имеет более низкие значения этих показателей, а концентрации метана более высокие, чем песок, содержащий консервативный по отношению к биохимической деградации техногенный материал. При переходе от придонного слоя воды к верхнему горизонту донных отложений отчетливо видно резкое изменение значений pH и Eh (рис. 4). Донные осадки характеризуются нейтральной до слабокислой реакцией среды, преимущественно низкими – до -200 мВ значениями окислительно-восстановительного потенциала; для придонного горизонта вод характерны окислительная обстановка, нейтральная и слабощелочная реакция среды. При смене аэробных условий на анаэробные, и, соответственно, изменении на границе раздела вода – донные отложения значений pH и Eh, возможен переход гидроксидов железа и марганца в воду, который будет сопровождаться мобилизацией ртути. Непосредственное влияние на активность бактерий, содержащихся в придонном слое воды и донных отложениях, оказывает температура. В связи с этим, повышение температуры, вызванное причинами природного или антропогенного характера, приведет к ускорению процессов биодеградации органического вещества и усилению эмиссии ртути из донных отложений в воду. Исследования показали, что скорость процесса метилирования в аэробных условиях выше, чем в анаэробных; процесс метилирования замедляется либо прекращается в присутствии сульфидов. При значениях Eh от – 100 до +150 мВ основным продуктом метилирования является метилртуть. Ниже –100 мВ преобладает сульфидная ртуть. С увеличением концентрации сульфидов содержание метилртути снижается вследствие образования (CH3)2Hg и HgS. Можно предположить, что в донных отложениях проток Соломбалка, Кузнечиха, станций «Порт Бакарица», «о. Мудьюгский», «о. Соломбала», представленных илами, значительное количество ртути находится в виде сульфида, присутствует также метилртуть, возможно образование Hg0. В песчаных отложениях дельты превалируют процессы метилирования, основным продуктом которых является метилртуть. В придонном горизонте воды зоны смешения – а именно на отрезке ст. «д. Лапоминка» - ст. «о. Мудьюгский» всё большую роль начинают играть процессы деметилирования, продуктом которых является Hg0, CH4 либо (CH3)2Hg, которая испаряется через слои воды с образованием Hg0.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Концентрации общей растворенной ртути в воде устьевой области Северной Двины характеризуются значительной пространственной изменчивостью и варьируются в пределах 0,005 – 0,18 мкг/л, составляя в среднем 0,06 мкг/л. Максимальные значения приурочены к району г. Архангельск, минимальные – к вершине приустьевого участка, а именно – с. Усть-Пинега; и участку д. Лапоминка – о. Мудьюгский.

2. Распределение содержания ртути в донных отложениях неравномерно и изменяется в диапазоне 0,02 – 0,8 мкг/г с.м., в среднем составляя 0,13 мкг/г с.м. Максимальные концентрации приурочены к участку акватории г. Новодвинск – Порт Бакарица. Относительно низкие концентрации ртути отмечены для донных отложений вершины приустьевого участка, а также верховьев рукавов.

3. Миграционная активность ртути в природных условиях региона повышена. В почвенном покрове ртуть мобилизуется низкими значениями pH, а ее интенсивный перенос в компонентах ландшафта осуществляется благодаря соединению с фульво- и гуминовыми кислотами, имеющими высокие концентрации, как в почвах, так и поверхностных водах.

4. Изменение концентраций и форм нахождения ртути в воде во времени и пространстве в значительной степени определятся такими физико-химическими параметрами, как соленость, температура, содержание фульвокислот и хлоридов. Обнаружена значимая обратно пропорциональная связь между содержанием ртути в воде и соленостью, более тесная в придонном горизонте, положительная корреляционная связь выявлена между содержанием ртути и температурой вод.

5. Значительный вклад в загрязнение ртутью Северной Двины вносят сточные воды промышленных предприятий и бытовых стоков. Вынос ртути с почвенным материалом составляет 0,28 т/год. С атмосферными осадками на площадь бассейна поступает ежегодно около 3,6 т ртути.

6. В устьевой области р. Северная Двина порядка 75 % от общего содержания ртути мигрирует в растворенной форме, и 25 % - во взвешенной. Доминирующими формами нахождения являются органокомплексы ртути. Обнаружена прямолинейная связь между содержанием растворенной ртути и фульвокислот в воде. Среди неорганических форм нахождения преобладающей является димеркурхлорид. Неорганическая ртуть мигрирует также в виде гидроксокомплекса и тетрамеркурхлорида, доля которого увеличивается по мере продвижения к морскому краю дельты.

7. В составе донных отложений устьевой области выделяются формирующиеся в условиях повышенного антропогенного воздействия осадки, которые по комплексу показателей: нейтральная и слабокислая реакция среды, низкие значения окислительно-восстановительного потенциала, высокие концентрации ртути и метана, присутствие H2S, загрязненность отходами целлюлозно-бумажного производства, отнесены к техногенным. Донные отложения акватории являются источником «вторичного загрязнения» вод, что подтверждается наличием положительных корреляционных связей между содержанием ртути в поверхностном горизонте донных отложений и содержанием валовой, взвешенной и растворенной форм ртути в придонном горизонте вод.

8. Влияние литологической принадлежности донных отложений на распределение ртути выражается в приуроченности минимальных концентраций к песчаным осадкам. По мере увеличения содержания в донных отложениях глинистого материала концентрации ртути в них возрастают. Илы по сравнению с песчаными осадками содержат в 4-7 раз больше ртути. Донные отложения содержат в среднем в 2,6 раз больше ртути по сравнению с почвенным покровом.

9. Влияние комплексной барьерной зоны река-море сказывается следующим образом: 90 % растворенной и до 95 % ртути во взвеси не достигает устьевого взморья, активно выводится из водной толщи при прохождении ст. д. Лапоминка. При выходе в Двинскую губу превалирование растворенной формы миграции увеличивается, относительное содержание растворенной ртути возрастает до 85 %.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

статьи в ведущих рецензируемых научных изданиях:

  1. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Овсепян А.Э., Кузнецов А.Н. Основные результаты экспедиционных исследований на Северной Двине и Двинской губе Белого моря // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2005. № 3. С. 95-100.
  2. Федоров Ю.А., Овсепян А.Э. Ртуть и её связь с физико-химическими параметрами воды (на примере рек Севера ЕТР) // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2006. № 2. С. 82-89

прочие публикации:

  1. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Овсепян А.Э. Ртуть в зоне смешения «река – эстуарий – море» ЕТР. // VI Всероссийский гидрологический съезд. Тезисы докладов. Секция 4. Экологическое состояние водных объектов. Качество вод и научные основы их охраны. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 2004, C. 119-121.
  2. Федоров Ю.А., Рылов Г.В., Гарькуша Д.Н., Чумаченко Ф.А., Овсепян А.Э. Метаново-ртутная эмиссия и её влияние на окружающую среду // Сборник трудов I научно-практической конференции «Лиманчик. Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2004. С. 152-154.
  3. Овсепян А.Э., Предеин М.Н., Андреев Ю.А. Распределение и соотношение различных форм ртути в нижнем течении реки Дон // Материалы первой международной научно-практической конференции молодых ученых «Комплексные исследования биологических ресурсов южных морей и рек» (7-9 июля 2004 г.). Астрахань, 2004. C. 142-144.
  4. Федоров Ю.А., Овсепян А.Э. О взаимосвязи концентраций ртути с физико-химическими параметрами воды (на примере р. Северной Двины и Двинской губы Белого моря). // XVI Международная школа морской геологии. Тезисы докладов. Том II. Геология морей и океанов. М.: Геос, 2005. С. 253-254.
  5. Федоров Ю.А., Овсепян А.Э. О влиянии природных и антропогенных органических веществ на распределение ртути по формам миграции в воде рек Севера ЕТР. // Сборник трудов II научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2005. С. 130-133.
  6. Федоров Ю.А., Гарькуша Д.Н., Овсепян А.Э. Ртуть в водных экосистемах Севера ЕТР и её биогеохимические особенности распределения, миграции и трансформации // Сборник трудов II научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2005. С. 121-124.
  7. Овсепян А.Э. Некоторые особенности поведения ртути в реках Севера ЕТР // Материалы XIII Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных «Ломоносов-2006». Секция География. М., 2006, С. 91.
  8. Федоров Ю.А., Овсепян А.Э., Доценко И.В. Почвы и их роль в поставке ртути в поверхностные воды суши (на примере Севера ЕТР) // Материалы Международной научной конференции «Экология и биология почв: проблемы диагностики и индикации». Ростов-на-Дону, 2006. С. 511-515.
  9. Федоров Ю.А., Овсепян А.Э. Ртуть в донных отложениях р. Северная Двина и Двинской губе Белого моря // Сборник трудов III научно-практической конференции «Экологические проблемы. Взгляд в будущее». Ростов-на-Дону, 2006. С. 228-233.
  10. Овсепян А.Э., Федоров Ю.А. О некоторых особенностях распределения ртути в донных отложениях устьевой области р. Северная Двина // Материалы XVII конференции молодых ученых, посвященной памяти члена-корр. АН СССР К.О. Кратца. Апатиты: Геологический ин-т КНЦ РАН, 2006.


Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 ||
 





 
© 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.