Оценка антропогенного воздействия на загрязнение донных отложений малых рек на примере г. Москвы

• Автор: Крамер, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 201 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Малые реки урбанизированных территорий

1.2. Характеристика и свойства донных отложений

1.3. Тяжелые металлы в донных отложениях

1.4. Органическая составляющая донных отложений

1.5. Оценка уровня загрязненности донных отложений

1.5.1. Подход предельно допустимых концентраций

1.5.2. Подход фоновых значений

1.5.3. Коэффициент донной аккумуляции

1.5.4. Методические подходы к оценке техногенных химических ассоциаций
1.5.5. Расчет коэффициента и степени загрязнения
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика объектов исследования
2.2. Методы исследования
2.2.1. Отбор и подготовка проб воды
2.2.2. Отбор и подготовка проб донных отложений
2.2.2.1. Анализ содержания тяжелых металлов в пробах донных
отложений
22.22. Анализ содержания экстрагируемых органических соединений и нефтепродуктов в пробах донных отложений
2.2.2.3. Анализ проб донных отложений методом ИК-спектрометрии
2.2.2.4. Анализ проб донных отложений методом ВЭЖХ
2.2.2.5. Анализ проб донных отложений методом ГХ-МС
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Результаты анализа воды
3.1.1. Расчет гидрохимического индекса загрязнения воды

3.2. Результаты анализа донных отложений
3.2.1. Анализ донных отложений на содержание тяжелых металлов..
3.2.2. Анализ проб донных отложений на содержание экстрагируемых органических соединений и нефтепродуктов
3.2.3. Анализ органических соединений в донных отложениях
3.2.3.1. Результаты ИК-спектрометрии
3.2.3.2. Идентификация загрязняющих веществ методом ВЭЖХ... 7I
3.2.3.3. Идентификация загрязняющих веществ методом ГХ-МС.. ^
3.3. Оценка загрязнения донных отложений малых рек
3.3.1. Расчет коэффициента донной аккумуляции
3.3.2. Расчет коэффициента загрязнения
3.3.3. Расчет степени загрязнения
3.3.4. Расчет техногенных геохимических ассоциаций
3.4. Корреляционный анализ проб донных отложений
3.5. Выявление источников загрязнения донных отложений
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Результаты гранулометрического анализа проб донных отложений
Приложение 2. Результаты анализа проб донных отложений методом индуктивно связанной плазмы
Приложение 3. ИК-спектры, полученные в результате анализа проб донных отложений
Приложение 4. Результаты анализа проб донных отложений методом ВЭЖХ
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Малые реки и их долины являются важнейшим элементом природно-хозяйственных систем, сформировавшихся в результате всего предшествующего развития цивилизации. Особая роль малых рек заключается в том, что, находясь в верхних и периферийных частях крупных речных бассейнов, они во многом определяют общую экологическую и социально-экономическую ситуацию в них. Любые, даже малозначительные события, происходящие в бассейнах и долинах малых рек, в силу неизбежной логики динамических процессов оказывают влияние на формируемые на их основе речные системы более высоких порядков. Поэтому без анализа процессов, затрагивающих малые реки и связанные с ними элементы природнохозяйственных систем невозможно понять и оценить особую ситуацию на территории, а значит и выработать решения по перспективному их развитию.
Водные объекты г. Москвы представляют собой комплекс природных водотоков, водоемов и инженерных объектов, которые вместе с прилегающими территориями составляют значительный экологический, градостроительный и рекреационный потенциал для города.
На территории г. Москвы расположены малые реки и ручьи (141), а также водоемы (более 430). Наиболее крупными являются реки Яуза, Сходня и Сетунь, которые начинаются на территории Московской области и являются притоками реки Москвы. Существующая в городе гидросеть функционально используется в системе отвода и очистки поверхностного стока. Водные объекты, частично деформированные техническими средствами, совместно с городской водосточной сетью образуют единую коллекторно-речную сеть. Качество воды в малых реках г. Москвы формируется на всей территории водосборных бассейнов и находится под влиянием хозяйственной деятельности города и частично Московской области.
Современное состояние большинства водных объектов и прибрежных территорий не соответствует действующим экологическим и градостроительным требованиям. Анализ качества воды водных объектов в г. Москве

«голландскими листами» [73]. Также нормативы загрязнения донных отложений разработаны в Республике Чехия [74].
В США существует множество нормативов по оценке качества донных отложений, основанных на различных методиках. Макдональдом и др. [75] были разработаны единые нормативы оценки качества донных отложений, являющихся геометрическим средним использующихся нормативов, исключая нормативы, учитывающие биоаккумуляцию. Предложено использовать понятия «пороговая концентрация» (threshold effect concentration, ТЕС), которая не вызывает отрицательного эффекта, для организмов, обитающих в ДО, и «концентрация вероятного эффекта» (probable effect concentration, PEC), превышение которой принесет вред таким организмам с большой вероятностью.
В таблице 1.1 представлены различные нормативы, позволяющие оценить уровень загрязнения ДО водных объектов тяжелыми металлами.
Таблица 1.
Нормативы содержания тяжелых металлов в донных отложениях водных объектов (в мг/кг)
металл [70] [71] [72]* [73] [74] TECÏ751 РЕС[
Сг 90 46 380 100 Не уст. 43,4
Ni 80 20 35 35 80 22,7 48,
Си 132 27 35 35 100 31,6
Zn 220 50 480 140 600 121
As 10 6,6 55 29 30 9,79 L зз,о
Sr Не уст. 30 Не уст. Не уст. Не уст. Не уст. Не уст.
Cd 2 0,3 2 0,8 2,5 0,99 4,
Hg 2,1 0,15 0,5 0,3 0,8 0,18 1,
Pb 130 26 530 85 100 35,8
* - предельный уровень загрязнения
1.5.2. Подход фоновых значений
Этот метод основан на сравнении данных по природным (фоновым) или незначительно увеличенным концентрациям ЗВ с их содержаниями в поверхностных слоях ДО. Для более достоверной оценки экологического водных экосистем ■' необходима стандартизация распределения гранулометрического состава ДО или