Формирование гидрогеохимического состава техногенных озер : На примере Кивдо-Райчихинского буроугольного месторождения Амурской области и их экологическое состояние

• Автор: Кашина, Валентина Александровна
• Шифр специальности: 04.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Благовещенск
• Количество страниц: 148 с. : ил.

Оглавление

Введение
Глава 1. История постановки проблемы
1.1. Гидрохимический состав природных и техногенных водоемов
1.1.1. Показатели качества воды
1.1.2. Факторы, определяющие химический состав природных вод
1.1.3. Кислородный режим озерных экосистем и факторы его определяющие
1.1.4. Гидрохимический состав поверхностных вод Амурской области
1.2. Распределение микроэлементов в абиотических и биотических
компонентах экосистем
1.2.1. Геохимические классификации элементов
1.2.2. Факторы миграции химических элементов в окружающей среде
1.2.3. Геохимические аспекты изучения биосферы
1.3. Экология поверхностных вод угледобывающего производства
Глава 2. Объекты и методы исследования
2.1. Положение Кивдо-Райчихинского буроугольного района в геологических 61 и физико-географических структурах
2.2. Характеристика техногенных озер
2.3. Объекты и методы гидрохимических исследований
2.4. Объекты и методы геохимических исследований
Глава 3. Эколого-гидрохимическая характеристика техногенных озер Кивдо
Райчихинского угольного месторождения Амурской области, направления их использования и влияние угледобывающих разрезов на природные водоемы
Г лава 4. Кислородный режим техногенных озер Кивдо-Райчихинского угольного
месторождения
Глава 5. Общие закономерности миграции элементов в озерных экосистемах
отработанной территории Райчихинского угольного месторождения Заключение
Выводы
Литература

Введение
Актуальность темы. Проблема загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами, процессы миграции их в различных средах, а также вопросы качества воды природных и искусственных водоемов рассматриваются научными, государственными и общественными организациями. Особенно большое внимание уделяется им в последнее время в связи с резко возрастающим влиянием на природную среду самых различных отраслей промышленности, и прежде всего горнорудной, связанной с разработкой разнообразных видов минерального сырья. Однако не менее важное значение имеют проблемы локального загрязнения, связанные с деятельностью угледобывающего производства. Добыча угля открытым способом приводит к разрушению природного ландшафта, создавая серьезную экологическую проблему. В сложившейся ситуации весьма важное значение имеет научно-обоснованная оценка гидрогеохимического состояния техногенных бассейнов Райчихинского угольного месторождения Амурской области. Решению этой задачи в значительной степени способствует выявление закономерностей перераспределения металлов в техногенном ландшафте изучаемого района, а также изучение гидрохимического состава сформированных техногенных озер.
Цель и задачи работы. Основная цель работы состоит в комплексном изучении и определении современного состояния гидрохимических и геохимических параметров антропогенного ландшафта, образованного в результате добычи угля открытым способом. Исследование искусственных водоемов, образовавшихся вследствие заполнения водой межотвальных котловин и карьерных выемок позволяет понять закономерности взаимодействия природных и антропогенных компонентов ландшафта и дать научнообоснованную оценку возможности использования техногенных озер в рыбохозяйственном и культурно-бытовом назначениях.
Поставленная цель предполагала решение следующих задач:
1). Установить основные гидрохимические характеристики техногенных озер.
2). Вьивить особенности кислородного режима озер в зависимости от уровня трофности.
3). Установить массовые концентрации металлов в слагающих породах, воде межотвальных озер, донных отложениях, гидробионтах, прибрежных растениях.
4). Выявить особенности распределения металлов в слагающих породах, донных отложениях, воде, гидробионтах и прибрежных растениях.

5). Показать индикационную роль аккумуляции металлов в различных компонентах ландшафта.
Результаты исследования необходимы для понимания механизма миграции и накопления элементов в зоне гипергенеза и представляют интерес для ряда наук: геохимии, гидрохимии, экологии, охраны окружающей среды и других.
Основные защищаемые положения
- В техногенных озерах Кивдо-Райчихинского угольного месторождения формируются воды малой минерализации. В период летней стратификации донные отложения обогащают воду минеральным азотом, фосфором, органическим веществом и микроэлементами. Деятельность Райчихинского угольного разреза оказывает негативное влияние на природные водотоки, изменяя их химические и физические показатели.
- Озера стратифицированы по температуре и содержанию растворенного кислорода. Температура воды и мощность иловых отложений определяют интенсивность поглощения кислорода. Чем выше уровень трофности озера и меньше толщина гиполимниона, тем выше скорость истощения кислорода.
- Слагающие породы Кивдо-Райчихинского угольного месторождения (в сравнении с кларками по Виноградову) обогащены прежде всего Вц В, 8Ь, в меньшей степени А£, РЬ. Водная и прибрежная растительность активно вовлекает в биогеохимический круговорот Мо, Ag, Си, 2п, N1, Мп, Ва, В.
Научная новизна работы. Впервые на основе многолетних наблюдений автором дана полная гидрохимическая и геохимическая характеристика техногенных озер на примере отработанных территорий Кивдо-Райчихинского угольного месторождения.
Впервые для озер исследованного района определены кислородный и температурный режимы в период летней стагнации. Установлено, что воды озер являются стратифицированными по температуре и содержанию растворенного кислорода.
На основе расчета факторов обогащения выявлены элементы активно вовлекающиеся в биогеохимический круговорот. Составлены ряды миграционной активности микроэлементов для ландшафтно-геохимической системы исследуемой техногенной территории. Установлены элементные соотношения между качественно разнородными компонентами техногенного ландшафта: породами, водой, растениями и донными отложениями.
Практическая значимость и реализация результатов исследования.

Коллоидная форма миграции и явления сорбции играют не менее важную роль, а в ряде случаев и ведущую роль в миграции и концентрации железа, алюминия, марганца, а также многих микроэлементов в зоне гипергенеза. Коллоидная (зольная) форма миграции элементов имеет особое значение в условиях влажного климата, где в кислых, богатых органикой водах большинство микроэлементов - амфотеров, по-видимому, мигрируют в коллоидной форме. Коллоиды обладают способностью сорбировать из водных растворов ионы и молекулы даже в случае их ничтожного содержания, не достигающего произведения растворимости (Беус, Грабовская, Тихонова, 1976). Поэтому концентрации рассеянных элементов в природных водах значительно ниже тех, которые следовало бы ожидать на основании расчетов равновесной растворимости или их поступления в воду из различных источников. Наиболее общей причиной их низких концентраций является адсорбция элементов в твердой фазе (Дривер, 1985).
Нерастворимые взвеси являются активными сорбентами. Эта масса высокодисперсных частиц сорбирует рассеянные элементы, способствуя их удалению и длительному захоронению в донных отложениях (Добровольский, 1983).
Н.М. Страхов (1986) - основоположник геохимии осадочных пород, показал, что Ре, Мп, Р, а также ряд малых элементов: V, Сг, N1, Со, Си, РЬ, 2п, Ш и другие перемещаются в реках главным образом в составе взвесей и лишь частично в виде растворов. При этом соотношение между взвешенной и растворенной формами у различных элементов, даже одновременно мигрирующих в одном потоке, может быть совершенно различным: у одних растворенная форма играет меньшую роль, у других -большую.
Итак, выпадение микроэлемента в осадок на путях водной миграции почти никогда,( только Ре, Мп. А1) не зависит от его произведения растворимости или содержания в растворе, а определяется осаждением сорбента - носителя этого микроэлемента.
Так, например, водные оксиды марганца характеризуются крайне высокой адсорбционной емкостью и высоким адсорбционным сродством к тяжелым металлам. Там, где концентрация рассеянных элементов контролируется адсорбцией на оксидах марганца и железа, можно ожидать, что концентрация растворенных веществ зависит от величин ЕЬ и pH. Если оксиды растворяются вследствие восстановления, то все адсорбированные металлы высвобождаются. Они могут находиться в растворе или осаждаться в виде других фаз, например сульфидов.