Воспользуйтесь поиском к примеру Реферат        Грубый поиск Точный поиск
Вхід в абонемент


Интернет реклама УБС






Реферат на тему:

Использование методов экспериментальной гидрохимии и геоинформационных технологий для оценки состояния и прогнозирования качества поверхностных вод

Количественная оценка современного экологического состояния водных экосистем, определение уровней и темпов техногенной нагрузки и прогнозирования изменений их качества в будущем невозможно, на наш взгляд, без сочетания экспериментальных методов исследований с использованием современных геоинформационных технологий.

На основе обработки информации, полученной при выполнении системных исследований степень загрязнения биотических и абиотических компонентов водных экосистем (вода, взвешенные вещества, донные отложения, биологические материалы), структуру вертикального загрязнения донных отложений, данных активных лабораторных экспериментов по определению распределения токсикантов в системе вода-взвешенные вещества-донные отложения и обработки многолетней информации, полученной Государственной системой наблюдений департамента гидрометеорологической службы Минприроды Украины установлены общие закономерности формирования химического состава поверхностных вод Украины и их региональные особенности.

Так, в воде днепровской водной системы за последние 40 лет произошли изменения уровня минерализации и некоторых главных ионов. Верхний предел минерализации воды в замыкающем (Каховском) водохранилище в 1995-2000 гг увеличилась по сравнению с 1958-1959 гг на 100.0 мг /л и достигла 450.0 мг /л. Нижняя граница суммы главных ионов за это время увеличилась с 150.0 до 300.0 мг /л

На наш взгляд, это было обусловлено зарегулированностью водного стока (создание каскада водохранилищ) и антропогенной нагрузкой на водные экосистемы. Однако, необходимо отметить, что в течение этого времени содержание отдельных главных ионов и величина общей минерализации в воде днепровских водохранилищ (за исключением отдельных притоков) практически не превышали норм ПДК для питьевого водоснабжения.

Оценивая содержание главных ионов в воде днепровской водной системы, можно проследить общую тенденцию к увеличению сульфатных, хлоридных ионов и ионов магния на участке от Каневского до Каховского водохранилища.

Несмотря на значительное поступление в водную среду минеральных соединений азота (NH4 +, NO-2, NO3-), общих тенденций по увеличению их концентраций в фазе раствора не наблюдалось. Сравнительный анализ результатов исследований по 1962-1963 и 1995-2000 гг свидетельствует о тенденции уменьшения содержания Nмин и NH4 + почти в 2 раза.

Для азотной формы азота в последние годы наблюдалось такое же уменьшение концентраций в главном водохранилище и их повышения в запирающем водохранилище. Увеличение концентраций нитратных ионов (NO3-) обусловлено более полным процессом нитрификации соединений азота, который происходят при благоприятных кислородных условиях.

Необходимо отметить, что на фоне значительных годовых колебаний концентраций соединений азота, связанных с протеканием гидробиологических процессов, в водохранилищах существуют достаточно мощные механизмы, которые способствуют выведению азота с водной среды в донные отложения.

Оценивая содержание растворенного кислорода в воде днепровских водохранилищ за 1956-57 и 1995-2000 годов можно отметить относительно однородный их распределение (без превышений ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения) на фоне более значительных амплитуд колебаний за последний период. В отдельные годы, при долгосрочного ледостава в Киевском и Каневском водохранилищах наблюдался дефицит кислорода в воде (февраль - март), что влекло явления удушья.

Анализ данных компонентного состава органических веществ позволил сделать вывод, что среди последних преобладают вещества природного происхождения, главным источником поступления которых в водохранилища днепровского каскада вода г. Припять. Преимущественно это органические вещества гумусовой природы (фульво-и гуминовые кислоты), которые представляют собой сложные смеси высокомолекулярных, биохимически устойчивых соединений. По сравнению с гуминовыми кислотами (ГК), фульвокислоты (ФК) более высокодисперсные и гомогенные. Получены данные пространственного распределения гумусовых веществ на протяжении днепровского каскада, их сезонную динамику и характер межфазного распределения в системе "вода-взвешенные вещества". Сравнительный анализ данных содержания органических веществ показал, что их поток из заболоченных водосборов бассейна Припяти в Киевское водохранилище за последние 30 лет практически не изменился [1].

Важно отметить, что концентрации растворенных в воде фульвокислот в период весеннего половодья и летне-осенних стокоформуючих осадков достигают более 30.0 мг /л. Использование такой воды для водоснабжения с предыдущим ее хлорированием является весьма проблематичным. Наличие в гумусовых веществ значительного количества разнообразных функциональных групп может привести к образованию высокотоксичных, канцерогенных вторичных продуктов хлорирования.

С продвижением протяжении каскада водохранилищ возрастает влияние внутришньоводоймищних процессов, и поступления алифатических органических веществ за счет метаболизма гидробионтов.

течение последних лет выполнен комплекс исследований, связанный с количественной оценкой степени современного загрязнения различных сред каскада днепровских водохранилищ (вода, взвешенные вещества, донные отложения) тяжелыми металлами (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Ni, Co, Cd).

Результаты натурных наблюдений и данные компьютерного термодинамического моделирования показали, что тяжелые металлы при физико-химических условиях, характерных для водной среды днепровской водной системы (за исключением отдельных зимних периодов), находятся в фазе раствора в термодинамически неустойчивом состоянии. Это приводит к переходу значительного количества металлов в взвешенную форму миграции с последующим депонированием в донных отложениях [4].

Наряду с методами экспериментального изучения форм миграции элементов развиваются и находят широкое применение методы математического моделирования на принципах равновесной химической термодинамики. С использованием программы TETRA, разработанной в УкрНИГМИ [2], выполнены расчеты равновесного распределения форм миграции Fe, Cu, Ni, Mn, Zn, Co и Pb в воде днепровских водохранилищ. По результатам моделирования можно выделили несколько групп металлов в соответствии с их миграционных свойств и токсичности:

металлы в которых доминируют комплексы с гумусовыми веществами (ФК и ГК) - это Fe, Cu, Ni

металлы для которых преобладают свободные незакомплексованные ионы и слабые комплексы с неорганическими лигандами (преимущественно карбонатными и сульфатными ионами) - это Mn, Zn, Co, Pb.

Для первой группы металлов распределение по формам миграции в основном определяется двумя процессами: комплексообразованием с фульвокислот и гидролизом. Соотношение между ними зависит от величины pH и концентрации фульвокислот. Однако, изменение этих величин в изученном диапазоне не приводит к какой-либо кардинальных изменений в распределении форм миграции Fe и Cu. От 88% до 98% железа в растворе мигрирует в виде гидроксофульватних комплексов и только 2-12% составляют гидроксоформы несмотря на достаточно высокое значение pH (7.4 - 8.4). Меди наблюдалась подобная картина. Доминирующая форма ее миграции - это фульватно комплексы. В большинстве случаев их доля составляет 73-93%. Однако, в отличие от железа, незначительная часть растворенного меди существует в форме не только гидроксоформ, но и гуматных и карбонатных комплексов. В некоторых случаях доля гуматных комплексов меди может быть весьма значительной. Наблюдались случаи, когда доля меди, связанной в гуматный комплексы, достигала 23% (Каневское вдхр.) И даже 50% (Киевское вдхр.).

К первой группе металлов также был отнесен никель. В отличие от железа и меди формы его миграции определяются процессами комплексообразования с фульвокислот и карбонатными ионами. Общая тенденция


Страницы: 1 2 3