Эколого-географический анализ загрязненности водных объектов металлами : На примере Санкт-Петербурга и Ленинградской области

• Автор: Жаворонкова, Елена Ивановна
• Шифр специальности: 25.00.36
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СПИСОК ОБОЗНАЧЕНИИ

ГЛАВА 1. МЕТАЛЛЫ - ПРИОРИТЕТНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ЗАГРЯЗНЯЮЩИЕ ВОДНЫЕ ОБЪЕКТЫ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)

1.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О МЕТАЛЛАХ

1.2. МЕТОДОЛОГИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НОРМИРОВАНИЯ

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. ТОКСИЧНОСТЬ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ ДЛЯ ГИДРОБИОНТОВ

2.2. МОНИТОРИНГ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ

2.3. МАТЕМАТИКО-СТАТИСТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ДАННЫХ

ГЛАВА 3. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ ФИЗИКОХИМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ КАТИОНОВ МЕТАЛЛОВ И ИХ ТОКСИЧНОСТЬЮ ДЛЯ ГИДРОБИОНТОВ
ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА НОВОГО ПОДХОДА К КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКЕ УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТАЛЛАМИ

4.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

4.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ
4.3. КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА УРОВНЕЙ ЗАГРЯЗНЕННОСТИ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ МЕТАЛЛАМИ
4.3.1. ВОДОТОКИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
4.3.2. НЕВСКАЯ ГУБА
4.3.3. ВОДОТОКИ ЛЕНИНГРАДСКОЙ ОБЛАСТИ
ГЛАВА 5. УСТАНОВЛЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИ ДОПУСТИМЫХ УРОВНЕЙ СОДЕРЖАНИЯ МЕТАЛЛОВ В ВОДНЫХ ОБЪЕКТАХ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА И ЛЕНИНГАДСКОЙ ОБЛАСТИ
5.1. ЛАДОЖСКОЕ ОЗЕРО
5.2. ВОДОТОКИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
5.3. НЕВСКАЯ ГУБА
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ
Список обозначений
А. м. - атомная масса;
ДЕ0(У) - абсолютное различие в электрохимическом потенциале иона и его первого устойчивого восстановленного состояния;
Ар - разность между десятичным логарифмом первой константы г устойчивости фторида металла и десятичным логарифмом первой константы
устойчивости хлорида металла;
I №0,11 - десятичный логарифм первой константы гидролиза;
16-К50МОН - произведение растворимости гидроксида металла;
Хт2г - произведение квадрата электроотрицательности на ионный радиус; А1Ч/Д1Р - отношение порядкового номера к разности потенциалов ионизации иона со степенью окисления ОХ и ОХ-1;
ор - (энергия донорно-акцепторной связи фторида металла) - (энергия донорно-акцепторной связи иодида металла) / (энергия донорно-акцепторной связи фторида металла);
ДС^обр ■ изменение стандартной энергии образования; к ДН°0бр - изменение стандартной энтальпии образования;
-Т8°0бР - произведение температуры на энтропию образования; гг - ионный радиус по Гольшмидту; гп - ионный радиус по Полингу;
глицин - десятичный логарифм константы устойчивости (^Р) комплекса глицина с металлом;
^р аланин - десятичный логарифм константы устойчивости (^Р) комплекса аланина с металлом;
1^Р валин - десятичный логарифм константы устойчивости (^Р) комплекса валина с металлом;
^Р норвалин - десятичный логарифм константы устойчивости (1§Р)
^ комплекса норвалина с металлом;
^Р цистеин - десятичный логарифм константы устойчивости (1аР) комплекса цистеина с металлом;
1§р аспарагиновая кислота - десятичный логарифм константы устойчивости (1§Р) комплекса аспарагиновой кислоты с металлом;
1§Р гистидин - десятичный логарифм константы устойчивости (1§Р) комплекса гистидина с металлом;
Р - склонность к поляризации по Мисоно;
Кэдту — константы устойчивости комплекса с этилендиаминтетрауксусной » кислотой;
7}/г - электростатическая характеристика (произведение квадрата заряда иона на ионный радиус);
р - первый потенциал ионизации; £2 - второй потенциал ионизации;
Ь - теплота гидратации;
I С | - ковалентная характеристика иона;
рПР - произведение растворимости сульфидов металлов.

Естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих в атмосферу или литосферу, является гидросфера. Это связано с наличием глобального цикла круговорота воды, со способностью воды к растворению различных газов и минеральных солей, а также с тем, что любой водный объект служит своего рода потенциальной ямой, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу своего широкого использования в промышленности, сельском хозяйстве, в быту подвержена и непосредственному загрязнению (Никаноров, 2001; Владимиров и др., 1991; Цветкова и др., 2001; Николайкин и др., 2000; Родзиллер, 1984).
Согласно данным статистики уровни химического загрязнения примерно половины водных объектов нашей страны таковы, что в той или иной степени ограничивают водопользование населения. По масштабам отрицательных последствий, обусловленных химическими загрязнениями, в наиболее тяжелом состоянии находится вода рек и озер, составляющая 0,3 % запасов пресной воды.
Стержнем концепции экологической безопасности в мире призвана стать теория экологического риска. Экологическую опасность можно уменьшить, но нельзя устранить. В течение последних 20 лет понятие риска (экологического, аварийного, риска здоровью, радиационного, технологического, политического и социального) используется очень широко в различных областях науки, практической деятельности и в международной практике. К сожалению, концепция риска была официально признана в нашей стране лишь в 1998 г.
Среди множества химических веществ, загрязняющих биосферу, выделяют те, которые производятся в крупных масштабах (больше 1000 кг/год) и которые представляют особую опасность для различных экосистем. Эту группу веществ называют приоритетными загрязняющими веществами окружающей среды (Фрумин, 2002).

крайние пределы отражают соответственно критические уровни недостаточного (если элемент нужен для жизнедеятельности) или избыточного (если элемент токсичен) содержания металла в воде. Последний уровень является естественной, эволюционно обусловленной границей зоны ( максимально допустимого содержания металла для всего озера. Обоснование
этого положения базируется на законе толерантности Шелфорда, согласно которому лимитирующим фактором процветания может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину толерантности (выносливости) организма к данному фактору (Дедю, 1990). Таким образом, нами вводится посылка, что за период полного водообмена средние концентрации металлов являются оптимальными для биоты, поскольку она к ним адаптирована. В работе f (Волков и др., 1988) отмечается, что адаптация гидробионтов к естественным
компонентам среды (а нами рассматриваются именно такие компоненты) при их избыточном поступлении в водоем зависит от нормы реакции биосистемы, обусловленной биогеохимическими особенностями региона ее формирования. Особо отметим, что в настоящее время проблема адаптивных возможностей гидробионтов к действию токсичных веществ является дискуссионной (Флеров, 1989). Вместе с тем, известны работы, в которых экспериментально k показано, что некоторые гидробионты (Dapnnia magna, рыбы) повышают
устойчивость (адаптируются) к солям ртути, меди, свинца, хрома и цинка (Malacea, 1968; LeBlanc, 1982).
2. Математико-статистический аспект. В основу определения биогеохимических порогов экологической толерантности в отношении металлов положен подход, состоящий в увязке пороговых значений с естественными колебаниями концентраций, присущими озеру. Колебания концентраций металлов могут быть описаны с помощью распределений вероятностей. В качестве искомых пороговых значений концентраций принимаются значения р-квантилий хР, которые находятся из уравнения: