СОДЕРЖАНИЕ
2
стр.
ВВЕДЕНИЕ 5
Глава 1.Физико-географическое описание района исследований ІЗ
1.1. Климат 13
1.2. Рельеф 14
1.3. Растительность и почвенный покров 15
1.4. Геология 16
1.5. Гидролого-гидрохимичееккй режим 28
1.6. Физико-географическое описание бассейна Печоры 29
Выводы 34
Г лава 2. Факторы формирования геохимического состава донных отложений 35
2.1 Физические факторы 43
2.2 Химические факторы 53
2.3. Биологические факторы 61
2.4. Относительное ранжирование природных факторов, влияющих
на химический состав донных отложений 65
2.5. Антропогенные факторы 66
Выводы 79
Глава 3. Методика исследований формирования химического состава
донных отложений 81
3.1 Объекты исследований 81
3.2. Методологический подход к отбору проб донных отложений 86
3.3. Методика отбора проб взвешенных частиц и лонных отложений 90
3.4. Методика химических анализов взвешенных частиц и донных отложений 91
3.5. Математическая обработка материалов 96
Выводы 97
Глава 4. Процессы переноса и седиментации элементов в субарктическом водоеме 98
4.1. Горизонтальный перенос течениями 99
4.2. Осаждение взвешенной фракции 101
4.3. Вовлечение элементов в редокс-цшсл 108
4.4. Связывание с органическим веществом 116
4.5. Виопоглощенис н влияние на экологию сообществ 118
4.6. Распределение редкоземельных элементов Выводы
Глава 5. Фоновые концентрации элементов и соединений в донных отложениях
5.1. Малые озера
5.2. Большие озера
5.3. Бассейн Печоры Выводы
Глава 6. Изменение концентраций элементов в донных отложениях во временном интервале
6.1. Скорости аккумуляции элементов
6.2. Вертикальная вариабильность концентраций элементов в донных отложениях в зависимости от скорости аккумуляции
6.3. Оценка аккумуляции тяжелых металлов в верхних 10 см донных отложений наиболее глубоких озер
6.4. Распределение карбонатных частиц сажи в донных отложениях озер как отражение их загрязнения
6.5. Вертикальное распределение элементов в донных отложениях больших озер
6.6. Вертикальное распределение элементов в донных отложениях бассейна Печоры
6.7. Влияние закисления вод на высвобождение металлов из донных отложений Выводы
Глава 7. Территориальное распределение элементов в поверхностных донных отложениях
7.1. Малые озера - влияние воздушного загрязнения
7.2. Большие озера - влияние загрязнения сточными водами
7.3. Система Печоры Выводы
Глава 8. Оценка экологического состояния поверхностных вод
8.1. Химические подходы к оценке качества пресноводных донных отложений
8.2. Биологическая доступность загрязняющих веществ, накопленных в донных отложениях
8.3. Предельно-допустимые концентрации металлов для пресноводных донных отложений
38
всеми существующими условиями, а также с формами нахождения элементов в местных горных породах и почвогрунтах, способностью к их разрушению в данной обстановке и индивидуальными химическими свойствами элементов (Страхов, 1968). Чем больше атомов данного элемента концентрируется в истинном растворе и тонкодисперсной фазе, тем он геохимически подвижнее другого, у которого большая доля атомов из их общего количества содержится в фазе грубых взвесей и обломков.
Достигнув озера, весь аллохтонный материал попадает в совершенно новые условия, отличающиеся от таковых на водосборе. При благоприятных гидродинамических условиях в бассейне этот материал может разноситься но всей аквагории озера, смешиваясь с ранее поступившим сюда веществом, а также с органическими продуктами, которые образовались в самом водоеме. Одновременно с этим происходит механическая и химическая дифференциация всего этого материала, а также химико-биологическое осаждение растворенных химических соединений с образованием трудно растворимых фаз. которые постепенно иотру-жаются на дно озера и образуют озерные осадки. Хнмико-биологичсскос осаждение материала течет одновременно и параллельно с механическим осаждением, и поэтому все то количество коллоидных частиц и компонентов растворимой части, которое может осесть в водоеме по его физико-химическим условиям, осаждается и захороияется в осадке за те же сроки, что и материал грубых взвесей соответствующих размеров (Страхов, 1963) Распределение на дне 1>одоема не только террнгенного материала, но и большей части химико-биогенных продуктов происходит но схеме и законам механической седиментации (Страхов, 1971). В то же время, на процесс сорбции и осаждения материала большое влияние оказывают и физико-химнчсскис (окнслитсльно-восстановтпельные) условия (Всницианов, Рубинштейн. 1983).
Идеальная схема распределения гранулометрических типов осадков в водоемах предполагает такое течение процессов сортировки и механического осаждения материала, при котором от периферии бассейна к его цшттру идет постепенное уменьшение размера частиц, слагающих осадкн (Страхов и др.. 1954). По этой схеме у самого берега водоема должен осаждаться грубо- и крупнозернистый материал, представленный гравием и песками, затем отложения преимущественно алевритовой фракции (0.1-0.01 мм), а ближе к центру водоема - более тонкозернистые, сначала грубопелитовые илы (0.01-0.001 мы), йотом и тонкопелнтовые, глинистые илы, с размером часгиц меньше 0.001 мм.
Хокансон (Шкапбон. 1984а) выделяет следующие зоны распределения гранулометрического состава донных отложений в пределах ложа озера:
1. Территория аккумуляции, где преобладает мелкодисперсный материал (глинистые илы) с
размерами часгиц менсс чем 0.001 мм, которые осаждаются постоянно в этих участках.
2. Транспортная зона, где существуют непродолжительные осаждения мелкодисперсных
39
частиц и агрегатов, т е. где периоды аккумуляции (часто довольно долгие в течение чимы и лета) сменяются периодами повторного взвешивания и переноса осадков (в основном короткой продолжительностью в связи с сезонными переворотами воды или штормами).
3. Территория эрозии, где не существует осаждения мслкодипсрсных материалов.
Территории эрозии наиболее типична для мелководных участков и характеризуются твердыми и консолидированными осадками из обнажений коренных пород, а также песками и гляинальными глинами. В зоне транспорт ДО очень изменчивы и представлены осадками с различным гранулометрическим составом от песка до рыхлого ила. Осадки аккумуляционных территорий сравнительно рыхлые, мягкие, с высокими значениями влажности и содержания органическою материала, а, в случае антропогенных нагрузок на водоем, с большими концентрациями загрязняющих веществ.
Рис. 2.1. Морфометрический "эффект воронки" на седиментацию мелкодисперсных частиц в озерах (из ї^пегші, Ріе!<1, 1990).
Вышеупомянутое зонирование ДО вызвано повторным взвешиванием ДО из более мелководных участков и “эффектом воронки’’, который проиллюстрирован на рис. 2.1. Седиментация наиболее тяжелых частиц происходит относительно быстро. Они распространяются по всему озеру, но наибольшая скорость седиментации наблюдается вблизи втекающих ручьев и рек. Мелкие частицы, осевшие в мелководных частях, затем вновь переходят во взвеси и осаждаются на более глубоких участках. Таким образом, существует продолжительная размерная сортировка самых мелких частиц из зон эрозии и транспорта вниз в зону аккумуляции. в самые глубокие части озера. Кроме того, вследствие высокого родства мелкодисперсных частиц с ТМ, глубина озера является важным фактором, когда определяется степень загрязнения озера ТМ.
- Київ+380960830922