Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время воздействие человека т іриродную среду по своим масштабам сопоставимо с естественными про-іессами, а в некоторых схучаях существенно их превышает. Значительна часть продуктов техногенезе в конечном итоге попадает в водото-и и водоемы, где может накапливаться до очень высоких концентраций. результате антропогенного, воздействия нарушаются структура и приходные взаимосвязи водных экосистем, происходит загрязнение их хи-ическими веществами, возникают аквасистемы с новыми механизмами азвития. Реки, моря, океан состоят из сравнительно однородных при-одннх комплексов, которые'по разному реагируют на антропогенное оздействие, Выявление однородных аквальных комплексов, устаповле-ие особенностей их формирования, закономерностей миграции и кон-знтрации в них химических элементов, оценка их состояния и охрана гносятоя к наиболее актуальным научным проблемам. Однако, методо-)гия и возможности геохимии ландшафта для решения экологических эоблем водных объектов разработаны недостаточно.
Цели и задачи работы. Целью Данной работы является,изучений ікономерностей формирования аквальных ландшафтов в различных ти-IX водоемов и водотоков, особенностей миграции и концентрации в їх химических элементов, выявление проишедших антропогенных из-нений, применение методов геохимии ландшафта для контроля и комп-ксной оценки состояния водных систем.
Для достижения' поставленной цели необходима было решить слегшие задачи:
I. Разработать принципы выделения и классификации аквальных
охими'ческих ландшафтов;.- .
;2. Произвести ландшафтно-геохимическое картографирование раз-
шых водных объектов;
. 3. Определить закономерности распределения и миграции хими-~ зких элементов в аквальных геохимических ландшафтах;
*». Выделить геохимические барьеры и установить закономернос-накопления на них химических элементов;
-
Выявить и оценить антропогенные изменения в водных обт.ек-:, установить закономерности природного и антропогенного преоб-ювания аквальных ландшафтов;
-
Произвести комплексную эколого-геохямическус оценку сос-ния аквальных ландшафтов и водних объектов.
Объекты и методы исследований. Объектами исследований 'или
различные типы водоемов и водотоков юга Ро'ссии и Украины, входя-' щие в единую водную систему: реки Дон и Северский Донец, Цимлянское и Веселоьское водохранилища, Таганрогский залив и Днепровско-Ьугский лиман, Азовское и Чернов моря, а также Гвинейский сектор Атлантики. Фактический материал, положенный в основу работы, бил собран автором во время экспедиционных работ в период с 1977 по 1990 г. Ряд материалов был любезно представлен А.Ю.Митропольским, В.П./сенко (ЙТН АН Украины)/ Ю.П.Хрусталевым, С.Я. Черноусовым (РГУ). Кроме того,,при написании работы, использовались опубликованные данные.
На "исследуемых водных объектах были проведены наблюдения бо
лее чем на 2800 точках, отобрано и проанализировано 150 проб во
ды, IIі* - взвеси, 2500 донных отложений, 2ч5 - водных растений,
Содержание макрокомпонентов в воде и осадках определялось химичес
кими анализами. Микроолементы (железо, марганец, никель, медь,
молибден) в воде и иловых растворах устанавливались атомно-абсорб-
ционным методом, во взвеси, донных отложениях, растениях (2*t эле
мента) - количественным и полуколичественным спектральным анали
зом ьа спектрографе ДФС-ІЗ в лаборатории ГП "Севкавгеология",
-РГУ, ИГН АН Украины.., '
Для выявления закономерностей распределения элементов в ландшафтах использовались методы математической статистики, применяемые при геохимических исследованиях. По данным Общегосударственной службы наблюдения за качеством поверхностных вод для разных периодов и разных участков водных объектов определялись предельные и средние многолетние содержания химических элементов, рассчитывались среднегодовой многолетний ионный сток, комбинаторный индекс загрязнения воды, суммарный показатель загрязнения осадков.
Личный вклад автора сострит в разработке программы и методики исследований, проведении полевых наблюдений, отборе и обработке проб, систематизации и интерпретации результатов анализов и полевых наблюдений, теоретическом обобщении собственных и ли-гераї'урних материалов. -
Научная новизна данной работы состоит в следующем:
I. Установлены принципы выделения геохимических.ландшафтов в различных водных объектах и впервые состарлены дандшафтно-гео-химическио карты рек, водохранилищ, заливов, морей шельфа и континентального склона океана. Определены закономерности формирования аквальных ландшафтов, распределения и миграции в них хими-
(еских элементов.
-
Показано, что интенсивное концентрирование химических але-іентов на комплексных геохимических барьерах происходит на локаль-шх. участках, где за счет сорбции, изменения щелочности, соленоо-'и, биогенного поглощения элементы1 из растворов переводятся во >звеси, которые-'затем осаждаются в районах с минимальной гидроди-іамической активностью на механических барьерах, а в осадках на :ислородном, сероводородном барьерах происходит дополнительная концентрация элементов.
-
Доказано, что под действием техногенезе природные кисло-юднне и кислородно-глеевые ландшафты преобразуется в кислородно-ероводоро'дныв. Таков преобразование сопровождается увеличением Ьнцентрации загрязняющих 'веществ во всех компонентах ландшафта, овышенный- накоплением органического вещества на дне, усилением осстановйтельных процессов, перемещением их из осадков в придонне воды, появлением потока растворенных элементов (соединений зота, фосфора^ микроэлементов) из илов в водную толщу.
' 4. Разработана методика комплексной эколого-геохимической ценки-водных объектов, которая учитывает их природную ландшафтно-еохимическую дифференциации, степень антропогенного' преобразова-ия ландшафтов, их\геохимическув устойчивость, уровень загрязне-ия всех компонентов воднойсистемы. По сочетанию указанных пара-зтров в исследуемых реках и морях выявлены акватории с удовлет-эрйтельной, конфликтной,: кризисной и бедственной экологической Зстановкой.
Практическое значение работы замечается в разработке мето-іки и осуществлении комплексной оценки состояния водных объектов, Пользовании пблученных результатов для" организации ландшафтно--зохимическогС'мониторинга и нормирования техногенного воздействия і,водные комплексы. Методика и результаты исследований использо->лись ГГП "Южгеолргия" при проведении геоэкологических работ,АО ?остовэнёрго" при оценке воздействия экергоисточников на водные !ъекты. Материалы исследований широко используются автором в іебном процессе на факультете повышения квалификации специзлис->в Минприроды Р4 при чтении курсов/"Методы оценки состояния присной среды", "Охрана водных ресурсов".
, Апробация работы. По теме диссертации опубликовано 38 работ том числе три монографии, пять учебных пособий, три препринта, е карты. Результаты работы докладывались и обсуждались на меж-
дународішх, всесоюзных, республиканских, территориальных совещаниях, конференциях, симпозиумах:"Ростовских областных конференциях "Проблемы геологии, ресурсы полезных ископаемых и охрана окружающей среды, Ростов-на-Дону, i960,.1981, 1983; П Международном симпозиуме по геохимии природных вод, Ростов-на-Дону, 1982; I и П Всесоюзных сомещаниях "Геохимии ландшафтов при поисках месторождений полезных ископаемых и охране окружавшей среды",1 Новороссийск, 1982; 1982; XXIX Исвсоюзиом гидрохимическом совещании, Ростов-на-Дону, 1987; Леесоюзном совещании "Экология и туризм", Сочи, 1989; Республиканском совещании "Экология и народно-хозяйственные аспекты морской геологии'-', Киев,1989; Международном семинаре "Геологическое строение и природные ресурсы Гвинейского шельфа", Конакри, 1990, Всероссийском совещании военных окологов, Ростов-н/Д, 1994.
Основные защищаемые положения.
J. Основными факторами ландшафтно-геохимической дифференциации водных объектов являются видовой состав, биомасса и продукция растительных сообществ, окислительно-восстанг ительные, щелочно-кислотные условия и типоморфные элементы в воде и осадках, геоморфологическое строение и гидродинамический режим, тип донных отложений. Закономерное сочетание этих параметров приводит к формированию в водоемах и водотоках определенных ландшафтов.
?-. В водных объектах преобладают комплексные барьерные зоны:
мехбнические-сорбциошше, механичеекие-сорбционные-сероводородные,
мехиничаские-сорбционные-карбонатные-сероводородные-биогеохимичес
кие. Интенсивное накопление элементов в этих зонах происходит на
локальных участках, где максимально проявляется действие всех барье
ров. При осажде.нии на механическом барьере'большого количества
взвесей с низким содержанием элементов, концентрирующее влияние
других барьеров подавляется и геохимические аномалии практически
не образуются. .
-
Техногенная трансформация аквальных ландшафтов происходит закономерно и выражается в повышении продуктивности, органического вещества, усилении интенсивности восстановительных процессов, накоплении мелких фракций в донных отложениях, увеличении концентрации токсичных элементов. Наибольшие изменения происходят'в тех ландшафтах где эти процессы совпадают. ;
-
В реках и морях юга России и Украины напряженная экологическая обстановка сложилась в кислородно-сероводородных аккумуля-
тивных (трансаккумулятивных) ландшафтах на (мелкоалевритовых)
глинистых илвх, которые характеризуются сильными антропогенными
изменениями, низкой геохимической устойчивостью, высоким уровнем
загрязнения всех компонентов. Удовлетворительная экологическая
обстановка сохраняется в ландшафтах с низкой и средней биологи
ческой продуктивностью, окислительной обстановкой в воде и осад
ках,' высокой, гидродинамической активностью, крупнозернистыми
донными отложениями. '
Объем и структура работы. Диссертация,состоит из введения
шести глав и заключения общим объемом 425 страниц, в том числе
71 таблица и 94. рисунка. Список использованной литературы содер
жит, 198 наименований. , ,