Геохимические условия распределения тяжелых металлов в наземных и аквальных ландшафтах : на примере устьевой области реки Северная Двина

• Автор: Зимовец, Алина Александровна
• Шифр специальности: 25.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ростов-на-Дону
• Количество страниц: 204 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Эколого-географическая характеристика наземных и аквальных ландшафтов района исследования
1.1. Географическое положение
1.2. Геологическое строение, рельеф, полезные ископаемые
1.3. Климат
1.4. Поверхностные воды
1.5. Почвенный покров
1.6. Общая характеристика экологического состояния
Глава 2. Тяжелые металлы как индикатор загрязнения окружающей среды (понятие, происхождение, пути и источники поступления)
Глава 3. Объекты и методы исследований
3.1. Расположение станций сети мониторинга
3.2. Основные источники загрязнения соединениями тяжелых металлов ландшафтов района исследования
3.3. Методика проведения исследований
3.3.1. Метеорологические условия отбора
3.3.2. Методика отбора и подготовки проб
3.3.3. Методика определения тяжелых металлов в пробах
3.3.4. Методика определения физико-химических параметров
3.3.5. Методика определения содержания органического углерода
2.3.6. Методика создания базы данных 60 Глава 4. Физико-химические условия их влияние на поведение ТМ в компонентах наземных и аквальных ландшафтов района исследований
4.1. Атмосферные осадки
4.2. Поверхностные воды и донные отложения
4.3. Почвенный покров
4.4. Физико-химическая обстановка как один из факторов, оказывающих влияние на формы нахождения тяжелых металлов
(на примере ртути)
Глава 5. Распределение тяжелых металлов в наземных и аквальных ландшафтах района исследований
5.1. Тяжелые металлы в атмосферных осадках
5.2. Тяжелые металлы в компонентах аквального ландшафта
5.2.1. Тяжелые металлы в речных водах
5.2.2. Тяжелые металлы в донных отложениях
5.3. Тяжелые металлы в почвенном покрове водосборной площади исследуемого региона
Глава 6. Элементарные ландшафты как арена формирования концентраций и потоков тяжелых металлов
6.1. Структура ландшафтов устьевой области р. Северная Двина
6.2. Потоки тяжелых металлов в окружающей среде района исследований
Заключение
Литература
ВВЕДЕНИЕ
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Ландшафты Севера Европейской территории России (ЕТР) характеризуются повышенной уязвимостью к воздействию тяжелых металлов (ТМ), и слабой восстанавливаемостью, связанными с характерными для данного региона специфическими климатическими условиями, обуславливающими особенности протекания биогеохимических процессов в компонентах ландшафтов. Так в летний период в условиях высоких температур наблюдается активизация химических и биохимических процессов, в то время как в холодную часть года отмечается их замедление. В этих условиях ландшафту требуется больше времени для восстановления к исходному состоянию после прекращения или существенного ослабления антропогенного воздействия. Оно оказывает негативное воздействие на все компоненты водных и наземных ландшафтов, а также на сопряженные циклы различных ТМ, участвующих в круговороте вещества и энергии. На аккумуляцию, рассеивание и трансформацию форм миграции и нахождения ТМ в наземных и аквальных ландшафтах, а также на границах раздела сред большое влияние оказывают физико-химические факторы (температура, рН-ЕЬ, содержание и состав газов, химический состав и тип вод).
Несмотря на обширные исследования в этом районе уровней концентраций и распределения ТМ было выполнено относительно мало работ, направленных на познание закономерностей поведения ТМ с учетом значений водородного показателя и окислительно-восстановительных условий в воде, донных отложениях (ДО), почвах и атмосферных осадках, а также построение картосхем целого спектра концентраций ТМ и классификацию ландшафтов по типу преобладающих геохимических обстановок. Эти вопросы до настоящего времени остаются не в полной мере изученными, что делает обозначенную в диссертации проблему актуальной в научном и прикладном отношении. Поэтому именно на её решение и были направлены усилия автора.

Объекты исследования - наземные и аквальные ландшафты устьевых областей северных рек.
Предмет исследования - физико-химические условия, уровни концентраций и потоки ТМ в наземных и аквальных ландшафтах устьевой области р. Северная Двина.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ заключается в исследовании геохимических условий распределения ТМ в наземных и аквальных ландшафтах устьевой области р. Северная Двина.
В ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ ВХОДИЛО:
1. Выделение по типу преобладающих геохимических обстановок и уровню антропогенного воздействия в районе исследования основных типов элементарных аквальных ландшафтов.
2. Установление региональных закономерностей распределения основных физико-химических показателей в системах «атмосфера - вода», «вода - донные отложения» и «почвы - вода» в контексте их влияния на формы нахождения и миграции ТМ.
3. Построение диаграммы распределения в системе координат
величин pH - ЕЬ исследуемых компонентов ландшафтов, выявление кластеров в общем массиве распределения этих показателей, расчет
уравнений регрессии.
4. Определение уровней содержания приоритетных ТМ в атмосферных осадках (снег), поверхностных водах, донных отложениях и почвах территории устьевой области р. Северная Двина и создание базы данных.
5. Исследование распределения различных миграционных форм ТМ в компонентах ландшафтов в зависимости от величин основных физикохимических параметров.
6. Построение картосхем пространственного распределения концентраций ТМ в различных компонентах наземных и аквальных ландшафтов исследуемой области для оценки их загрязненности.

ГЛАВА 2. ТЯЖЕЛЫЕ МЕТАЛЛЫ КАК ИНДИКАТОР ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ПОНЯТИЕ, ПРОИСХОЖДЕНИЕ, ПУТИ И ИСТОЧНИКИ ПОСТУПЛЕНИЯ)
Тяжелые металлы относятся к приоритетным загрязняющим веществам, наблюдение за которыми входит в обязательную программу мониторинга окружающей среды (Contaminants 1996). Известно около 40 различных определений термина «тяжелые металлы». В качестве критериев принадлежности используются многочисленные характеристики: атомная масса, плотность, токсичность, распространенность в природной среде, степень вовлеченности в природные и техногенные циклы (Гидрохимические показатели
Согласно наиболее распространенному определению, к ТМ принято относить химические элементы с металлическими свойствами и плотностью в чистом состоянии свыше 4-5 г/см3, природные изотопы которых не обладают радиоактивностью, в периодической системе Менделеева занимающие место в промежутке от V до Bi включительно. Одним из используемых критериев является атомный вес свыше 56, и тогда в список попадают все металлы, начиная с Fe.
Следует отметить, что главным критерием выделения группы ТМ служит не их плотность и не металлические свойства, а способность в повышенных концентрациях вызвать токсическое поражение живых организмов, а также способность к биоаккумуляции и биомагнификации. Так Дж. Вуд (Wood, 1974) предложил классификацию ТМ по степени токсичности и биодоступности для водных экосистем, разделив все металлы на три группы: нетоксичные (А1, Bi, Fe, К, Са, Мп и др.), низкотоксичные (Ва, Ge, Sc и др.) и средне- и высокотоксичные (Cd, Си, As, Ni, Hg, Pb, Cr, Zn и др.). Наиболее высоким потенциалом загрязнения обладают четыре металла - Pb, Hg, Cd, Cr, что связано с их способностью давать наиболее токсичные соединения (Гидрохимические показатели