Особенности распределения тяжелых металлов по компонентам водных экосистем различной минерализации

2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.................................................................4
Глава 1. Поведение тяжелых металлов в водных экосистемах различной
минерализации (Литературный обзор)...............................7
1.1. Краткая характеристика природных поверхностных вод и типы
их классификаций.....................................................7
1.2. Тяжелые металлы в поверхностных водах различной минерализации.......................................................10
1.3. Поведение тяжелых металлов в донных отложениях вод различной минерализации.......................................................15
1.3.1. Характеристика донных отложений природных вод .................. 15
1.3.2. Краткая характеристика биохимических процессов в донных отложениях........................................................18
1.3.3. Влияние окислительно-восстановительных условий донных отложений на формы нахождения тяжелых металлов....................21
1.3.4. Сульфиды тяжелых металлов в донных отложениях
природных вод ....................................................23
1.3.5. Поведение тяжелых металлов в поровых водах донных
отложений.........................................................25
1.4. Методы оценки экологической опасности тяжелых металлов в донных отложениях...................................................28
1.5. Биодоступность тяжелых металлов....................................30
Глава 2. Объекты и методы исследований..................................33
2.1. Краткая характеристика объектов исследования и точек отбора 33
2.1.1. Чемальскос водохранилище и оз. Ая................................33
2.1.2. Реки Обь и Барнаулка.............................................35
2.1.3. Водные объекты Кулундинской зоны.................................38
2.2. Методы исследования ...............................................42
2.2.1. Отбор и подготовка проб к анализу................................42
2.2.2. Методы анализа..................................................43
Г лава 3. Гидрохимическая характеристика поверхностных вод
бассейна Оби...................................................47
3.1. Химический состав слабоминерализованных вод.......................47
3.2. Химический состав вод средней минерализации.......................51
3.3. Химический состав вод повышенной минерализации....................55
Глава 4. Особенности распределения тяжелых металлов по компонентам
водных экосистем бассейна Оби в зависимости от типа минерализации..................................................59
4.1. Тяжелые металлы в поверхностных водах изучаемых объектов 59
4.2. Тяжелые металлы в донных отложениях вод изучаемых объектов........64
4.2.1. Общая характеристика химического состава донных отложений 64
4.2.2. Влияние сульфидной фракции на поведение ТМ в донных отложениях вод различной минерализации......................................69
4.2.3. Влияние сульфидной фракции на подвижность тяжелых металлов в донных отложениях................................................77
4.3. Биодоступность тяжелых металлов в водах бассейна Оби различной минерализации......................................................82
Выводы.................................................................90
Условные обозначения и сокращения......................................92
Литература.............................................................93
Приложения............................................................106
10
к хлоридному - высокоминерадизованные воды океанов, морей соленых озер.
В основу классификации М.Г. Валяшко положена растворимость карбонатов кальция, магния и сульфата кальция. Отнесение природных вод к одному из трех основных типов осуществляется с помощью так называемых коэффициентов метаморфизации. Важным достоинством данной классификации является то, что в её основе заложен генетический подход, который нередко дает возможность не только воссоздать исходный состав воды, но и предсказать её вероятные изменения под действием процессов метаморфизации (Валяшко, 1955).
В основу классификации В.А. Сулина положено несколько принципов: преобладание тех или иных ионов, соотношение между ними, и так называемые пальмеровские характеристики. Основная область применения этой классификации является нефтегазовая гидрогеология и гидрогеохимия. Отнесение подземных вод к тому или иному генетическому типу осуществляется по соотношению некоторых ионов, выраженных количеством вещества эквивалентов. Эти соотношения получили название генетических коэффициентов.
1.2. Тяжелые металлы в поверхностных водах различной минерализации
Ионы ТМ являются непременными компонентами химического состава природных поверхностных вод. Содержание металлов в водах различной минерализации колеблется в широких пределах: от нанограммовых
количеств в ультрапресных водах до миллиграммовых - в природных рассолах. Повышенные концентрации ТМ в последних, по мнению С.Р. Крайнова, связаны с межфазовыми процессами массопередачи в системе порода-рассол (Крайнов, 1988). Необходимо отметить, что данных о содержании и поведении ТМ в водах повышенной минерализации ( > 35 г/л)
в литературе крайне мало. В таблице 1.2 приведены данные о содержании ТМ в водах различной солености.
Таблица 1.2
Средние содержания ТМ (мкг/л) в водах различной солености
Компонент Подземные воды Океанические воды Рассолы
СГ, г/л 9,4 19,35 201,1
Cd - 200 -
Си 12 7000 6000
Fe 17300 40000 220000
Мп 1100 10000 300000
РЬ 8 1000 23000
Zn 514 20000 7000
Ссылка (Справочник ..., 1989) (Крайнов, 1992)
Для каждого водного объекта, в зависимости от условий среды, ТМ существуют в различных степенях окисления, входят в состав разнообразных неорганических и органических соединений. Формы нахождения ТМ в природных поверхностных водах принято делить на 3 основные группы: истинно растворенные, коллоидно-дисперсные и входящие в состав минеральных и органических взвесей. Истинно растворенные формы металлов весьма разнообразны и определяются прохождением процессов гидролиза, гидролитической полимеризации и комплексообразования с неорганическими и, особенно, органическими веществами природных вод. В водной среде процессы гидролиза и комплексообразования выступают как конкурирующие. Гидролиз приводит, как правило, к образованию малорастворимых соединений - гидроксидов и основных солей. Комплексообразование, напротив, - к связыванию ионов металлов в растворимые соединения (Линник, 1986).