ВВЕДЕНИЕ 3
1. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ 5
2. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РЕГИОНА
ИССЛЕДОВАНИЯ 10
2.1. Географическое положение 10
2.2. Рельеф 10
2.3. Геологическое строение 11
2.4. Климат 12
2.5. Поверхностные воды 14
2.6. Подземные воды 18
2.7. Почвы и растительность 19
3. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА 20
4. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ И ВРЕМЕННАЯ ИЗМЕНЧИВОСТЬ
КОНЦЕНТРАЦИЙ И СТОКА ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ 26
4.1. Изменчивость концентраций и стока железа 27
4.2. Изменчивость концентраций и стока меди 37
4.3. Изменчивость концентраций и стока цинка 44
4.4. Распределение концентраций и стока тяжелых металлов по сезонам года
51
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 59
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 62
Сегодня в мире наибольшую опасность для поверхностных вод представляет их загрязнение в ходе антропогенной деятельности. Под загрязнением понимается изменение физических и химических показателей природных вод. Одними из главных загрязняющих природные воды веществ являются тяжелые металлы. Тяжелые металлы оказывают отрицательное влияние как на качество природных вод, так и на водные экосистемы в целом. Кроме того, тяжелые металлы способны к накоплению (аккумуляции).
Вопросы о рациональном использовании водных ресурсов, сбросе сточных вод и загрязненного поверхностного стока в водные объекты в современном мире приобретают все большую актуальность. Знание особенностей пространственно-временного распределения тяжелых металлов по компонентам водных экосистем имеет важное значение для оценки качества природных вод, выявления источников загрязнения и оценки уровня их воздействия, а также позволяет обосновано организовать систему экологического мониторинга за состоянием водных объектов.
Анализируя информацию о концентрации, стоке микроэлементов можно судить об интенсивности процессов миграции. На долю стока тяжелых металлов по сравнению с другими веществами приходится незначительная часть, однако тяжелые металлы играют большую роль в жизнедеятельности организмов.
Цель работы: анализ временных и пространственных изменений содержания и стока тяжёлых металлов в воде рек севера Русской равнины за период 1983 - 2007 гг.
Для достижения данной цели были решены следующие задачи:
1) Расчёт показателей стока тяжёлых металлов (Fe, Cu) по гидрологическим сезонам и в целом за год и анализ их многолетних изменений (1983 - 2007 гг.).
2) Анализ внутригодового распределения стока тяжелых металлов.
3) Расчет наиболее вероятных концентраций тяжелых металлов (10, 50, 90%-ой обеспеченности) и сравнение их с установленными нормативами.
4) Анализ временной и пространственной дифференциации концентраций и стока тяжелых металлов.
Проведенный в работе анализ многолетней и пространственной изменчивости содержания и стока тяжелых металлов в воде рек севера Русской равнины позволил нам сделать следующие выводы:
1. Многолетние изменения концентраций и стока тяжелых металлов в воде рек исследуемого региона за период 1983-2007 гг. синхронны во времени и идентичны на многих из исследованных постов, что свидетельствует о преобладании одних и тех же факторов, определяющих интенсивность миграции металлов. К числу антропогенных факторов, оказывающих влияние на качественный состав поверхностных вод в данном регионе, относится трансграничный атмосферный перенос загрязняющих веществ. Данный факт подтверждается тем, что наиболее выраженные изменения фиксируются в течение весеннего сезона, когда, как известно, в поверхностные воды поступают накопленные за зимний период в осадках загрязняющие вещества, в т.ч. и тяжелые металлы.
2. Анализ многолетних изменений концентраций и стока железа показал, что все посты можно объединить в 3 группы: посты, на которых ряды межгодовых изменений содержания железа на протяжении исследуемого периода являются статистически однородными, посты на которых четко фиксируется направленное повышение концентраций и стока железа, начиная с конца 1980-х - начала 1990-х гг. и посты, на которых четко фиксируется направленное понижение показателей, начиная с начала 1990-х гг. Мы предполагаем, что увеличение концентраций и стока железа в бассейне некоторых исследуемых рек, фиксируемое в период 1992 - 2007 гг., возможно, обусловлено деятельностью металлургических производств, расположенных в соседних субъектах РФ (Пермский край и Свердловская область).
3. Анализ многолетних рядов содержания и стока меди позволил выявить 2 группы рек с разными закономерностями: посты, на которых показатели меди однородны и посты, отличающиеся снижением содержания и стока меди, начиная с середины 1990-х годов. Тенденция снижения концентраций меди фиксируется в воде рек, протекающих в юго¬западной и юго-восточных частях исследуемого нами региона. Юго-западный сектор находится в зоне воздействия г. Череповец, где функционируют предприятия черной металлургии, юго-восточный сектор подвержен влиянию деятельности металлургических производств, расположенных в гг. Березняки, Соликамск и др. Снижение концентраций меди можно объяснить, с одной стороны, экономическим кризисом 1990-х гг., в результате которого деятельность многих производств была менее интенсивной, а также современными природоохранными мероприятиями, осуществляемыми предприятиями в период 2000-х гг.
4. В воде рек севера Русской равнины отмечается повсеместное превышение содержания железа и меди над ПДК для водоёмов рыбохозяйственного назначения (в 1,1 - 10,75 раз). Повышенные концентрации тяжелых металлов связаны с кислым характером почвенного раствора, наличием железомарганцевых конкреций и повышенной концентрацией воднорастворимой меди в почвах исследуемого региона, заболоченностью территории. На высокий природный фон в некоторых частях исследуемой территории накладываются еще и факторы антропогенного воздействия, а именно - трансграничный перенос загрязняющих веществ с воздушными потоками из соседних территорий. Соответственно, в данном регионе при оценке качества поверхностных вод целесообразно использовать региональные (по-бассейновые) нормативы содержания указанных элементов.
5. Концентрации микроэлементов в речных водах в различные гидрологические сезоны существенно не различаются. Соответственно, распределение стока микроэлементов определяется внутригодовым распределением жидкого стока. Наибольшая доля стока микроэлементов приходится на фазу весеннего половодья (37-76%), наименьшие показатели наблюдаются в зимний период (4-29%)
