Реферат на тему:


Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск






Загрузка...

Реферат на тему:

О химическом составе донных отложений в водных объектах районов

АЭС

Существенное влияние на распределение и миграцию многих веществ, находящихся в водоемах, имеют донные отложения. К ним относятся минеральные и органические частицы, которые образовались и осели на дно в результате физических, химических и биологических процессов, происходящих в водном объекте. Развитие этих процессов определяет аккумуляцию в донных отложениях значительного количества различных элементов и их соединений, в том числе и биологически активных (азот, фосфор, микроэлементы и т.д.), как автохтонного так и аллохтонные происхождения [1,2]. При определенной изменении физико-химических и гидродинамических условий в придонном слое воды вещества с донных отложений или растворимые продукты их диагенеза могут переходить в водную фазу. Седиментация и накопления веществ природного и антропогенного генезиса в донных отложениях, их трансформация и частичный возврат различных соединений в водную фазу процессы, определяющие характер полного круговорота веществ в водном объекте. Поэтому важной задачей исследований, особенно на водоемах-охладителях АЭС (ВО АЭС), является изучение химического состава донных отложений. Такие экспериментальные исследования проведенные нами на ПО ЧАЭС, ХАЭС и ЗАЭС, на р.Горынь, Каховском водохранилище, Днепровско-Бугском лимане. Частично результаты этих исследований опубликованы [3,4,5].

Характерной особенностью ПО, особенно наливного типа, является замедленный водообмен, что приводит к накоплению в этих водоемах вещества различной генезиса. Автохтонные компоненты донных отложений содержат продукты абразии берегов, остатки отмерших гидробионтов и взвешенных веществ, выпадающих из водной толщи. Важную роль в формировании донных отложений играют почвы, составляющих дно ПО. После наполнения ВО вследствие статического и динамического воздействия водных масс, особенно подогретых, при условии полного и длительного увлажнения происходит размачивания и размывание первичных почв. Процесс размывания наиболее типичный для милководних участков, где большое влияние оказывают ветровые волны [1]. Важным гидрологическим фактором является стоковые течения хоть и сравнительно небольшие по скорости, но постоянные по времени и направлению. К автохтонных источников также относятся обогащенные органическим веществом отмершие остатки гидробионтов, фито- и зоопланктона высшей водной растительности, отходы садковых рыбных хозяйств (пища, фекалии рыб и т.д.), созданные на ХАЭС, ЗАЭС, были на ЧАЭС.

С аллохтонных источников, формирующих донные отложения, главную роль играют вещества, поступающие с водой рек, питающих ПО. Для ПО руслового и русловых-наливного типа значительный вклад делает поверхностно-склоновый сток, особенно в период половодья и ливневых дождей. Для ПО наливного типа, такого как ПО ЧАЭС, этот фактор вообще практически отсутствует. Достаточно большое количество взвешенных и растворенных веществ поступает в ПО с хозяйственно-бытовыми и промышленными сточными водами.

Стоковые течения и ветровые волны влияют на процесс трансседиментации аллохтонных и автохтонных взвешенных частиц, в ходе которого происходит их сортировка по площади и глубине. При этом в наиболее глубоких частях ПО, больше 6-8м, происходит аккумуляция тонкодисперсной, илистой части отложений, как автохтонного, так и аллохтонные происхождения.

При изучении донных отложений на ПО АЭС особое внимание уделялось нами распределения тяжелых металлов [3,4]. Донные отложения на ПО ЧАЭС, ЗАЭС и ХАЭС изучались в 1985 1991гг. в процессе полевых исследований при гидрохимических съемках. На р.Горынь донные отложения изучались в 1990г. в процессе совместных с отделом геотехники и гидрохимии института Укргипроводхоз исследований по изучению экологического состояния средней части бассейна р.Горынь (в зоне водозаборов г.Ровно) и влияния ПО ХАЭС на водные ресурсы этой реки [9]. Пробы донных отложений отбирались с помощью дночерпалкы. В донных отложениях определялся валовое содержание тяжелых металлов в различных фракциях с помощью разработанного в ПНИЛ гидроэкологии и гидрохимии багатоцильового унифицированного гибридного экстракционно-атомно-абсорбционного метода. Этот метод имеет в основе групповую экстракцию металлов в органический растворитель алифатических монокарбоновых (пеларгоновой) кислоту в присутствии бензиламинов. Метод подробно охарактеризован [6] и запатентован. Определяются тяжелые металлы с помощью атомно-абсорбционного метода, в пламенных варианте атомизации в экстрактах-концентратах, без вспомогательной их обработки (испарение, минерализации и т.д.). Высокая чувствительность анализа достигалась при введении в пламя горючего экстракта элементов, благоприятно влияло на условия их распыления и атомизации. В целом же для изучения образцов донных отложений и водных вытяжек использованы методы, распространенные в практике гидрохимических исследований.

Среднее содержание тяжелых металлов в различных типах донных отложений ВО АЭС приведен в табл.1. В пробах донных отложений р. Горынь, кроме тяжелых металлов, в которых определялась также водорастворимая форма, изучались в водных вытяжках также содержание главных ионов, нитраты и пестициды (табл.2). Полученные данные по ВО АЭС, р.Горынь и Каховском водохранилище сравнивались с ранее полученными нами результатами на Днепровско-Бугском лимане и с литературными данными. Следует отметить, что для ПО ХАЭС на начальном этапе преобладали процессы автохтонного поступления материала, прежде всего за счет размывания берегов, дна и островов. Эти источники поставляли преимущественно минеральные вещества, а органические частицы образовывались затем по продукции фитопланктона, водной растительности, садкового рыбного хозяйства и др. Аллохтонные поступления материала осуществлялись в первые два-три года за счет воды р.Горынь, которой сначала наполнялось ПО, а затем за счет речного стока р.Гнилий Рог. Для ПО ЧАЭС и ЗАЭС с аллохтонных источников, наряду со сточными водами, основную роль играли воды в соответствии Припять и Каховского водохранилища, подпитывающих эти ВО наливного типа. Определенную роль играют для ПО АЭС также хозяйственно-бытовые и промышленные сточныеи воды, особенно ливневой канализации. С автохтонных источников большее значение имеют внутришньоводоймищни гидробиологические процессы.

Как видно из табл.1, наибольшее содержание тяжелых металлов наблюдается в илистых донных отложениях, где наибольший также содержание органического вещества. Среди тяжелых металлов максимальные концентрации характерны для железа, а также, хотя и в значительно меньшей степени, для марганца. Для различных ВО разница в концентрации

Таблица 1. Средний валовой содержание тяжелых металлов в различных типах донных отложений ВО АЭС, мг / кг сухого вещества

Характеристики

отложений | 1 - ЧАЭС

2 - ХАЭС

3 - ЗАЭС | Тяжелые металлы | Содержание

органич.ре -

ществ,%

Сu | Zn | Ni | Pb | Co | Mn | Fe

Песок | 1 | 4,0 | 10 | 9,0 | 3,0 | 4,0 | 34 | 1521 | 0,4

2 | 8,4 | 20 | 3,0 | 23 | н.в. | 180 | 1800 | -

3 | 3,6 | 16 | 16 | 4,0 | 10 | 79 | 1831 | 0,9

Песок

заиленный | 1 | 11 | 19 | 10 | 8,0 | 6,0 | 52 | 5216 | 2,2

2 | 11 | 29 | 6,0 | 25 | н.в. | 330 | 7260 | -

3 | 13 | 26 | 23 | 10 | 14 | 382 | 19330 | 3,6

Ил

с песком | 1 | 20 | 42 | 17 | 12 | 12 | 102 | 15076 | 8,0

2 | 21 | 37 | 8,0 | 33 | н.в. | 366 | 10080 | -

3 | 26 | 43 | 43 | 15 | 19 | 658 | 24620 | 6,0

Ил | 1 | 85 | 96 | 55 | 36 | 16 | 279 | 39384 | 19,0

2 | 47 | 89 | 27 | 52 | 12 | 830 | 30070 | -

3 | 55 | 117 | 63 | 25 | 25 | 1670 | 38360 | 14

металлов среди отложений одинакового гранулометрического состава незначительна, за некоторыми исключениями. Так, в песчаных отложениях, при содержании органического вещества в пределах десятых долей процента, валовой содержание железа составляет 1531 1831 мг / кг, марганца около 34 180 мг / кг, цинка еще меньше только 10 20 мг / кг, а содержание других металлов минимальный в пределах 3 9 мг / кг. Среди ПО по повышенным содержанием никеля в песчаных отложениях можно отметить ЗАЭС, а свинца ХАЭС. В илах, при содержании органического вещества в пределх 14 19% концентрация железа возрастает до 30070 39384 мг / кг, марганца до 279 1670 мг / кг, цинка до 89 117мг / кг, меди до 47 85 мг / кг, никеля до 27 63 мг / кг, а свинца до 25 52 мг / кг. Кобальт содержится в незначительном количестве только 12 25 мг / кг. Меньше в донных отложениях кадмия он обнаружен вообще только в ПО ЗАЭС, где его содержание составлял 0,5 0,6 мг / кг в песках и заиленных песках и рос до 1,6 мг / кг в илах.

В целом же на всех ВО максимальное содержание металлов приурочен к илистых отложений; наибольшие концентрации характерны для железа и марганца, а маленькие для кадмия и кобальта. Содержание других металлов в исследуемых ПО почти на одинаковом уровне и зависит от типа отложений и содержания органического вещества.

Донные отложения р.Горынь, которые исследовались, относятся к мулов глинистого и суглинистого состава; пробы отбирались с поверхностных слоев до глубины 10 15 см, как и на ПО. Как видно из табл.2, минерализация водных вытяжек из проб донных отложений р.Горынь меняется в пределах 133 264 мг / дм3, что меньше почти в два раза по сравнению с водой р.Горынь. В химическом составе водных вытяжек среди анионов преобладают гидрокарбонатные ионы, составляющие в среднем около 60% экв., А среди катионов кальций (около 80% экв.). По сравнению с водой р.Горынь, среди анионов заметно увеличилась роль сульфатов до 35% экв., а роль ионов хлора уменьшилось. В целом же содержание главных ионов в водных вытяжках сравнительно небольшой и определяется составом воды р.Горынь, растворимостью солей, процессами анионного и катионного обмена. Содержание нитратов в водных вытяжках колеблется в пределах 2,1 9,8 мг / дм3, что заметно выше по сравнению с водой р.Горынь. Это объясняется накоплением органического вещества в отложениях и ее минерализацией. При процессах нитрификации органического вещества нитраты, как конечный продукт этого процесса, накапливаются в донных отложенияхах. В дальнейшем, при создании анаэробных условий при достаточно выносливому во времени ледовом покрове в зимний период нитраты в донных отложениях могут восстановиться до аммония, который, переходя в придонные слои воды, будет их загрязнять. Из десяти разновидностей пестицидов в донных отложениях найдено только три. Атразин обнаружено в двух случаях, где его содержимое не превышало ПДК, а симазин, которого ПДК вообще не должно быть в воде, обнаружено в двух случаях, особенно в довольно значительном количестве в створе с.Гориньград.

Таблица 2. Содержание химических веществ в пробах донных отложений р.Горынь, мг / кг сухого вещества

Химические

вещества | с.Горинь -

град | с.Шубкив | с.Козмин | с.Воско -

дави

выше | ниже | выше | в створе села | ниже

Главные

ионы | HCO3- | 98 | 86 | 92 | 79 | 98 | 104 | 85

SO42- | 31 | 14 | 33 | 49 | 45 | 86 | 63

Cl- | 3,9 | 3,9 | 5,5 | 4,7 | 3,9 | 11 | 7,8

Ca2 + | 36 | 24 | 34 | 28 | 36 | 52 | 40

Mg2 + | 0,2 | 2,4 | 2,4 | 2,4 | 1,2 | 4,9 | 2,4

Na + | 2,0 | 1,5 | 2,0 | 1,5 | 1,0 | 1,2 | 4,0

K + | 3,2 | 1,4 | 2,2 | 1,4 | 2,6 | 4,6 | 3,0

Сумма главных ионов | 173 | 133 | 171 | 167 | 188 | 264 | 203

Нитраты (NO3-) | 9,4 | 2,1 | 12,6 | 4,8 | 9,4 | 9,8 | 8,5

Пестициды | атразин | н.в. | н.в. | н.в. | 0,1 | следы | следы | 0,5

симазин | 1,0 | н.в. | 0,2 | н.в. | н.в. | н.в. | н.в.

2,4-Д | следы | следы | следы | н.в. | н.в. | 2,0 | 0,9

Тяжелые

металлы

(числитель

валовое содержание

знаменатель водорастворимая форма) | Cu

Zn

Pb

Ni

Co

Mn

Fe

Примечание: пестициды метафос, прометрин, рогор, линдан, ДДТ, ДДЕ, ДДД не обнаружены,

Кадмий: валовое содержание обнаружен в трех пробах (2,4 6,0мг / кг)

растворенного формы не обнаружено

Среди металлов, как и для донных отложений ВО АЭС, наиболее высокий валовой содержание характерный для железа и марГанц у 372 864 и 300 1200 мг / кг, а самый маленький для кадмия и кобальта. Для металлов и других веществ, которые определялись в донных отложениях р.Горынь, заметна тенденция к увеличению после населенных пунктов (стр. Шубков, Козьмин). Это свидетельствует о достаточно значительную роль антропогенных факторов в накоплении этих веществ в донных отложениях. Водорастворимая форма тяжелых металлов, за исключением железа, составляет десятые доли процента от валового содержания, а в кобальта и кадмия эта форма в донных отложениях р.Горынь вообще не выявлено. То есть почти все тяжелые металлы, кроме железа, содержатся в донных отложениях р.Горынь в виде нерастворимых соединений, поэтому повторное загрязнение водных масс металлами за счет их ремобилизации из донных отложений в современных условиях практически исключено. Этот вывод сделан нами и в отношении донных отложений Днепровско-Бугского лимана, где следы водорастворимой формы в некоторых пробах обнаружено только для кадмия и марганца только в поверхностном слое отложений; для железа она составляла 0,01% от валового содержания [5].

Сравнивая среднее содержание металлов (в соответствующих типах донных отложений) исследуемых ПО АЭС, следует отметить практически одинаковый его уровень по отдельным металлам. Так, содержание меди колеблется в пределах 22 30 мг / кг, цинка 42 50, кобальта 9,5 17 мг / кг. Несколько повышенное содержание свинца в ПО ХАЭС (33мг / кг) по сравнению с ПО ЧАЭС и ЗАЭС (15 17 мг / кг), а также никеля в ПО ЗАЭС (36мг / кг) по сравнению с ПО ХАЭС и ЧАЭС (11 23мг / кг). Для марганца наименьшее содержание наблюдается на ПО ЧАЭС 117мг / кг, что в несколько раз меньше, чем на ПО ЗАЭС 426мг / кг. В донных отложениях ЗАЭС также наибольшее содержание железа 21100мг / кг, что почти вдвое больше, чем в ПО ХАЭС и ЧАЭС. Отмечена разница в содержании металлов в ПО объясняется, в первую очередь, разницей в источниках поступления и физико-химическим и гидробиологическим условиями их миграции и накопления в донных видкладах.

В целом среднее содержание тяжелых металлов в ПО, р.Горынь, Каховском водохранилище и Днепровско-Бугском лимане находится на одном уровне и практически соответствует средней величине наличии в различных геологических формациях, особенно таких, как почвы и донные отложения рек мира [5 ]. Наиболее важным является то, что тяжелые металлы в донных отложениях исследуемых водных объектов содержатся в виде практически нерастворимых соединений, исключает в современных условиях загрязнения воды при их ремобилизации из этих отложений. В целом валовое содержание тяжелых металлов не дает адекватной

Загрузка...

Страницы: 1 2