Введение 4
Глава 1. Природная характеристика исследуемой территории 6
1.1 Географическое положение 6
1.2. Геология и рельеф 8
1.3. Климат 10
1.4. Почвенный покров 12
1.5. Гидрология 13
1.6. Растительность 15
Глава 2. Антропогенная характеристика исследуемой территории 17
Глава 3. Глобальные циклы 21
3.1 Глобальные цикл натрия 21
3.2 Глобальный цикл калия 23
Глава 4. Понятие временного метеорологического ряда 27
Глава 5. Исходные материалы и методика их обработки 31
5.1. Методика расчета ионного стока 31
5.2. Оценка долевого участия Na+ и К+, поступающих с атмосферными
осадками 33
5.3. Использование программы STATISTICA для обработки и анализа
данных 34
5.3.1. Анализ временных рядов 34
5.3.2. Трендовая компонента 35
5.3.3. Прогнозирование на основе тренда 36
5.3.4. Декомпозиция временных рядов 37
Глава 6. Анализ полученных результатов 40
6.1. Оценка многолетней изменчивости суммы ионов Na+ и К+ по
пятилетиям 40
6.2. Оценка влияния выбросов загрязняющих веществ на изменчивость
суммы ионов Na+ и К+ 43
6.3. Сезонная декомпозиция 46
Заключение 48
Список использованной литературы 50
Ионный сток служит важным показателем функционирования природно-территориальных комплексов, характеризующим перемещение и трансформацию веществ и энергии в водосборных бассейнах, а знание условий формирования стока играет ключевую роль в процессе изучения современного состояния водных объектов и его изменений в будущем. В рассматриваемой работе данная проблема была изучена на примере рек Емца и Едома, расположенных на территории Онего-Двинского плато.
Выбор содержания ионов натрия и калия в компонентах окружающей среды исследуемого бассейна в качестве предмета исследования обусловлен, тем, что натрий и калий попадают в подземные воды за счёт растворения коренных пород. Основным источником натрия в природных водах являются залежи поваренной соли NaCl, образовавшиеся на месте древних морей. Калий встречается в водах реже, так как он лучше поглощается почвой и извлекается растениями.
В основу работы положена информация по наблюдениям за ионным составом речных вод, осуществляемым Северным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды за период с 2000 по 2007 гг., опубликованные в Гидрологических ежегодниках, Гидрохимических бюллетенях, Государственном водном кадастре.
Г.Н. Голубев (1999) рассматривает геоэкологию как междисциплинарное научное направление, изучающее экосферу как взаимосвязанную систему геосфер в процессе ее интеграции с обществом. В качестве объекта исследования в работе выступает ионный сток, который является индикатором состояния окружающей среды, находящейся под антропогенным прессом.
Целью работы является оценка антропогенной составляющей в поступлении ионов натрия и калия в пределах элементарных геосистем на примере бассейнов рек Емца и Едома.
Основное внимание было уделено:
4
1) поступлению веществ в водные объекты из атмосферного воздуха (атмосферные осадки);
2) поступлению веществ из антропогенных источников;
3) изменению ионного стока в результате взаимодействий в системе «вода - порода».
В ходе работы необходимо было решить следующие задачи:
1. Собрать и систематизировать материалы многолетних наблюдений за содержанием ионов натрия, калия и жидким стоком за весь период наблюдений (1990-2007 гг.).
2. Дать характеристику району исследования.
3. Дать описание ионов натрия и калия. Их свойства, поведение в природной среде.
4. Описать методику.
5. Проанализировать структуру баланса ионов натрия и калия на территории выбранных водосборов и найти причинно-следственную связь изменчивости структуры баланса ионов натрия и калия под влиянием как природных (естественно-исторических), так и антропогенных факторов.
6. Методом анализа временных рядов проведена оценка вклада случайной, сезонной и трендовой составляющих в изменчивость показателей ионов натрия и калия в поверхностном стоке рек.
По итогам проведенной работы можно сделать следующие выводы:
1. Анализируя многолетнюю изменчивость стока Na+ и К+ исследуемых бассейнов за период 1990-2007 гг., получаем что среднее значение выпадения суммы ионов с атмосферными осадками для бассейна
р. Емца - 409,3 кг/км2, для бассейна р. Едома - 278 кг/км2. Таким образом, анализ средних показателей выявил, что среднее значение выпадения суммы ионов с атмосферными осадками для исследуемых бассейнов различны,это обусловлено близостью к промышленным городам.
Среднее значение стока суммы ионов для бассейна р. Емца - 1285,5 кг/км2, для бассейна р. Едома - 2590,3 кг/км2. Такое различие может быть обусловлено различным геологическим строением.
2. Максимальные величины выпадений суммы ионов натрия и калия с атмосферными осадками в бассейне р.Емца отмечаются в 1993-1997 гг. (474,92 кг/км2). Минимальные же значения зафиксированы на протяжении 1998-2002 гг. (367,04 кг/км2). Что касается изменчивости показателей речного стока суммы ионов натрия и калия, то следует отметить, что наибольших величин он достигал в 1988-1992 и 2003 - 2007 гг.
3. По бассейну р. Едома максимальные величины выпадения суммы ионов натрия и калия с атмосферными осадками отмечаются в 2003-2007 гг. (340,14 кг/км2 ). Минимальные показатели отмечаются в 1998-2002 гг. (211,97 кг/км2). Максимальный сток суммы ионов натрия и калия отмечается в 1998-2002 гг. (2757,40 кг/км2), минимальный - 1993-1997 гг. (2144,70 кг/км2). Сток суммы ионов за период с 1988 - 2007 гг. изменился в
1,3 раза.
4. Согласно расчетам, среднее значение долевого участия атмосферных осадков в стоке ионов для р. Емца составляет 30%. Аналогично для р. Едома - 9%.
5. При анализе многолетней изменчивости сумма ионов Na+ и К+, по бассейну р. Емца, по пятилетиям максимальные величины отмечаются в
1993-1997 гг. Минимальные - 1998-2002 гг. Долевое участие атмосферных осадков за период 1988 - 2007 изменилось в 1 раз.
По бассейну р. Едома максимальные значения наблюдаются в 1993¬1997 гг., минимальные - 1998-2002 гг. Долевое участие атмосферных осадков за период 1988 - 2007 изменилось в 1,4 раза.
При сравнении максимальных значений долевого участия атмосферных осадков в стоке суммы ионов в исследуемых бассейнах, получаем, что в бассейне р. Емца этот показатель больше в 2,8 раза, это обусловлено различием горных пород.
6. Максимум выпадения суммы ионов с атмосферными осадками составляет 802,5 кг/км2 в 1995 г. Минимум 240,2 кг/км2 в 2005 г. Максимум стока суммы ионов составляет 1616,2 кг/км2 в 1990 г. Минимум 1065,7 кг/км2 в 2004 г. Максимум выбросов загрязняющих веществ зафиксирован в 1990 г.
7. Анализируя значения коэффициентов корреляции, мы видим, что прямая корреляционная связь наблюдается между суммарным объемом выбросов загрязняющих веществ г. Новодвинска и стоком суммы ионов, бассейн р. Емца - 0,76; бассейн р. Едома - 0,86.
8. Анализируя данные сезонной декомпозиции, мы видим, что нерегулярная компонента в бассейнах р. Емца и р. Едома больше тренда и цикл-тренда, что говорит о том, что в балансе суммы ионов натрия и калия преобладает антропогенная составляющая. Высокая нерегулярная компонента свидетельствует о низкой предсказуемости.
