геоэкология гпэ-16. Доклад на тему
 Скачать 110.1 Kb.
|
   Министерство науки и высшего образования РФ ФГБОУ ВО «Уральский государственный горный университет»  Кафедра природообустройства и водопользования Доклад на тему Акумуляция (накопление в организмах органических веществ) тяжелых металлов в донных отложениях по дисциплине «Геоэкология» Исполнитель: студентка группы ГПЭ-16 Cосновских Кристина Андреевна Проверил: доцент, к.т.н. Антонинова Наталья Юрьевна Екатеринбург 2018 Содержание Введение…………………………………………………………………………3 Материалы и методы исследования…………..………………………………………………………...4 Анализ результатов исследования…………………………………….……….5 Выводы заключение…………………………………………………………....9 Список литературы.……………………………………………………………10 Введение Рассмотрим аккумуляцию тяжелых металлов в донных отложениях аквальных комплексов водохранилища сезонного регулирования стока Иваньковского водохранилища Конечным звеном круговорота техногенных элементов в ландшафте являются донные отложения водоемов. На протяжении последних десятилетий сброс загрязняющих веществ со сточными водами ведет к их аккумуляции в воде и донных отложениях. В свою очередь, накопление токсических соединений в водоемах усиливает экологическую опасность для гидробионтов и человека. Большинство исследователей рассматривают озеро или водохранилище как единый комплекс, выступающий в роли накопителя тяжелых металлов. В то же время водоемы представляют собой сложные гетерогенные системы, включающие аквальные комплексы (природный комплекс, в состав которого входит водный объект или его часть), которые различаются по положению на акватории и физико-географическим условиям. На основе ряда ландшафтоформирующих признаков нами предложена классификация аквальных комплексов водохранилищ (по особенностям морфологии, морфометрии, гидродинамической активности, характеру водной растительности и донных отложений) [5]. Рассмотрение процессов аккумуляции техногенных элементов в водохранилище с учетом дифференциации водоема на отдельные геосистемы является одним из методических подходов, позволяющих не только оценить роль аквальных комплексов как аккумуляторов тяжелых металлов, но и прогнозировать характер их накопления в донных отложениях. Такой прогноз может быть использован при разработке системы природопользования, а также районировании водохранилищ в природоохранных целях. Материалы и методы исследования В ходе работы был собран и проанализирован материал собственных полевых наблюдений за состоянием донных отложений Иваньковского водохранилища – водоема сезонного регулирования – за период с 1998 по 2008 г. В ходе полевых экспедиционных исследований изучали донные осадки аквальных комплексов разных типов (пелагиальных: русловых и долинных; литоральных: открытых и защищенных; эрозионных и биогенно-аккумулятивных) в речных, озерно-речных и озерных условиях. Образцы отбирали грунтовой трубкой Государственного океанографического института в верхнем слое отложений от 0 до 10 см. Описание образцов донных отложений различных аквальных комплексов проводилось с использованием классификации грунтов В.П. Курдина [6], учитывающей их гранулометрический состав и содержание органического вещества. В общей сложности сделано свыше 200 полевых описаний колонок грунта. Химические анализы включали определение методом атомной абсорбции содержания кадмия, свинца, цинка, кобальта, никеля, молибдена, меди, хрома, ванадия и марганца. Для каждой группы аквальных комплексов проанализировано 25–36 образцов донных отложений. Наименьшая изменчивость показателей содержания тяжелых металлов в почвах отмечена для Cd, Co, Mo, Cr (CV от 30 до 50%), наибольшая вариабельность данных характерна для Zn, Cu, Pb, Ni, Cr, и Mn (CV от 50 до 70%). Геохимическую оценку проводили на основе сравнения полученных данных с кларками и фоновыми показателями химических элементов в природных средах. В качестве параметров естественного фона содержания химических элементов в донных отложениях использовали данные Института водных проблем РАН (ИВП РАН) (для песков открытых аквальных комплексов) и Верхневолжской геологоразведочной экспедиции (для илов пелагиальных и защищенных аквальных комплексов) [2, 7]. Уровень загрязнения донных отложений определяли по величине суммарного показателя концентрации (СПК). Анализ результатов исследования Наиболее значительными источниками загрязнения донных отложений тяжелыми металлами в бассейне Верхней Волги являются предприятия Твери, Конакова и Ржева. В этих городах сконцентрировано более 80% крупных предприятий Тверской области. В последние десятилетия ежегодно в бассейн Иваньковского водохранилища со сточными водами сбрасывалось до 1–5 т меди, 3–18 т цинка и 30–90 т железа Важным источником загрязнения водоемов суши тяжелыми металлами являются почвы водосбора. Содержание в них тяжелых металлов очень близко к соответствующим показателям для донных грунтов и затопленных почв. По сравнению с допустимыми нормативами фоновые содержания металлов в почвах Тверской области несколько выше и приближаются к нижнему пределу ориентировочных допустимых концентраций по цинку, свинцу, никелю и меди. В качестве эталона сравнения в настоящей работе использованы данные ИВП РАН по фоновым концентрациям тяжелых металлов в донных отложениях водоемов Верхней Волги, наиболее цитируемые в научной литературе. Данные табл. 1 показывают, что фоновое содержание тяжелых металлов в донных отложениях р. Волги несколько выше кларков подзолистых почв и близки к фоновым концентрациям микроэлементов в почвах водосбора.
Таблица 1. Анализ полученных данных свидетельствует о накоплении тяжелых металлов в донных отложениях аквальных комплексов Иваньковского водохранилища. По абсолютной величине наиболее интенсивно в донных отложениях аккумулируется Мn (в среднем по водохранилищу – 1700 мг/кг). Высокой степенью накопления характеризуются Zn, V, Cr (более 50 мг/кг). Средние показатели содержания в илах (10–50 мг/кг) отмечены для Сu, Рb, Ni, Со, а низкие (1–10 мг/кг) – для Mo и для Сd (менее 1 мг/кг). На Иваньковском водохранилище в пределах речных, озерно-речных и озерных участков нами обследовались пелагиально-профундальные (глубоководные), открытые и защищенные литоральные, зарастающие и незарастающие аквальные комплексы [5]. Результаты изучения накопления микроэлементов в донных отложениях и затопленных почвах Иваньковского водохранилища свидетельствуют о более высоких концентрациях всех элементов в иловых осадках пелагиально-профундальных (русловых, пойменных и террасных) аквальных комплексов по сравнению с литоральными комплексами открытого типа. Это обусловлено различиями процессов формирования грунтов и особенностями их механического состава. Глубоководные отложения имеют обычно более тяжелый гранулометрический состав накопленного материала по сравнению с открытой литоралью. Кроме того, водный поток затопленной реки в центральной части водохранилища обеспечивает транспортировку в глубоководные участки основной массы загрязненных вод, взвесей и микроэлементов. При этом тонкодисперсные фракции глубоководных илов поглощают и удерживают значительное количество тяжелых металлов [4]. Благоприятные условия для осаждения взвешенных частиц и заиления дна на большой глубине обеспечивают высокую степень аккумуляции большинства элементов. В грунтах пелагиально-профундальных комплексов Волжской поймы и террасы в 1.5 раза больше кадмия, свинца, кобальта, молибдена, хрома и ванадия, в 2–4 раза больше цинка, никеля и меди по сравнению со средними показателями для всего водохранилища. Среди литоральных аквальных комплексов наименьшей аккумулятивной способностью обладают открытые эрозионные мелководья. Материал их донных осадков обеднен микроэлементами (среднее содержание Сd в донных отложениях – 0.125 мг/кг, Рb – 14.4 мг/кг, Zn – 46.5 мг/кг, Со – 9.0 мг/кг, Ni – 7.1 мг/кг, Мо – 0.85 мг/кг, Сu – 17.0 мг/кг, Cr – 24.0 мг/кг, V – 60 мг/кг, Мn – 607 мг/кг). Это определяется влиянием высокой гидродинамической активности водной массы, вымыванием тонкодисперсных частиц, преобладанием песчаных фракций и окислительной геохимической обстановкой в грунтовом комплексе. Среднее положение по содержанию тяжелых металлов занимают донные отложения биогенно-аккумулятивных аквальных комплексов литоральной зоны по заливам и за островами. Концентрация металлов в большинстве случаев в них выше, чем в среднем по водохранилищу, и существенно больше по сравнению с эрозионными литоральными геосистемами (Со – в 1.3 раза, Рb и Сd – в 1.5 раза, Мо, Cr и V – в 2 раза, Ni и Сu – в 2.5–3 раза). Наиболее значительное накопление металлов наблюдается в донных отложениях заливов, находящихся под активным влиянием сточных вод предприятий и населенных пунктов (Мошковичский залив, Городнинский залив). В этих заливах донные отложения и затопленные почвы аккумулируют больше, чем в среднем по водохранилищу, кадмия, цинка, кобальта и хрома (в 1.05–1.3 раза), никеля и ванадия (в 1.6–1.7 раза), марганца (в 2.2 раза). Оценка уровня загрязнения донных отложений аквальных комплексов Иваньковского водохранилища основывалась на сравнении с фоновыми показателями содержания тяжелых металлов в донных отложениях Верхней Волги. Полигоны наблюдений располагались в открытом литоральном участке (район Омутни), в защищенных по заливам участках (район Борцино – Огурцово Шошинского плеса; Омутнинском, Федоровском урочищах – Иваньковского плеса); заостровных участках (район Видогощи – Юрятино Волжского плеса). Наиболее экологически чистыми являются литоральные открытые аквальные комплексы. В них донные отложения содержат минимальное количество металлов, соответствующее фоновым показателям или даже ниже фоновых (соотношение Сх к Сф изменяется от 0.2 до 1.0). В защищенных участках по заливам отмечена умеренная аккумуляция микроэлементов. В среднем по урочищу Омутнинского залива приплотинного плеса превышение над геохимическим фоном составляет от 2 до 8 раз Проведенные исследования выявили в аквальных комплексах Иваньковского водохранилища наличие техногенных аномалий в заливах, находящихся под влиянием активной деятельности человека. СПК донных отложений в этих комплексах составил в среднем 25–30. Донные отложения Иваньковского и Волжского плесов относятся преимущественно к уровню средне загрязненных, а донные осадки Шошинского плеса – к слабо загрязненным. Анализ данных показывает существенные различия загрязнения донных отложений аквальных комплексов по плесам. Наиболее опасные техногенные аномалии загрязнения располагаются в пелагиальных террасных аквальных комплексах долинного типа на Иваньковском плесе. Выводы На основании анализа полученных материалов можно сделать вывод о существенной дифференциации накопления тяжелых металлов в разных аквальных комплексах Иваньковского водохранилища. Аномалии распределения металлов в донных отложениях связаны прежде всего с техногенными источниками химических элементов и внутриводоемными процессами аккумуляции в аквальных комплексах различных типов. Аквальные комплексы, входящие в зону влияния г. Твери (Волжский плес) и г. Конакова (Иваньковский плес), могут быть отнести к экологически неблагополучным. Менее значительное антропогенное воздействие испытывает в настоящее время Шошинский плес. Аномалии в донных отложениях полиэлементарны. В них доминируют халькофильные элементы (цинк, медь). Значение суммарного показателя концентрации тяжелых металлов в донных осадках Иваньковского водохранилища изменяется от низкого до очень высокого уровня загрязнения. Ниже по течению Волги с удалением от источников воздействия интенсивность загрязнения снижается как в Волжском, так и в Иваньковском плесах, хотя и остается значительной. Наиболее сильными аккумуляторами тяжелых металлов являются пелагиально-профундальные и защищенные литоральные биогенные аквальные комплексы. Экологическая обстановка в этих аквальных комплексах неблагополучна, в них идет активное накопление цинка, меди, кадмия и хрома. В большинстве случаев содержание химических элементов в донных отложениях существенно выше естественного фона. Минимальные концентрации характерны для донных отложений открытых литоральных комплексов. Указанную закономерность полностью подтверждает расчет суммарных показателей загрязнения. Наиболее экологически чистыми являются литоральные открытые комплексы. В них донные отложения содержат минимальное количество тяжелых металлов, соответствующее фоновым показателям. Литература 1. Моисеенко Т.И. Экотоксикологический подход к нормированию антропогенных нагрузок на водоемы Севера // Экология. – 1998. – Т. 29, № 6. – С. 452–461. 2. Бреховских В.Ф., Волкова З.В. Особенности накопления тяжелых металлов в донных отложениях и высшей водной растительности Иваньковского водохранилища // Водн. ресурсы. – 2001. – Т. 29, № 4. – С. 441–447. 4. Зиганшин И.И. Донные отложения озер Республики Татарстан: Автореф. дис. … канд. геогр. наук. – Ярославль, 2005. – 24 с. 5. Тихомиров О.А. Классификация и оценка экологического состояния аквальных геоэкосистем Верхней Волги // Проблемы региональной экологии. – М., 2005. – № 1. С. 28–38. 6. Курдин В.П. Грунты Иваньковского водохранилища // Тр. Ин-та биол. водохранилищ АН СССР. – М.-Л., 1961. – Вып. 4 (7). – С. 328–346 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||