Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние исследований в области изучения загрязнения вод урбанизированных территорий
1.1. Исследования в области загрязнения вод урбанизированных территорий 8
1.2. Методы оценки состояния окружающей среды 15
ГЛАВА 2. Объекты и методы исследования 18
ГЛАВА 3. Особенности распределения химических элементов в водах городских территорий юга дальнего востока
3.1. Особенности распределения химических элементов в водах п-ова Муравьева-
Амурского (г. Владивосток и пригородная зона) 27
3.1.1. Общие сведения 27
3.1.2. Распределение химических элементов в атмосферных осадках юга п-ова Муравьева-Амурского (в дожде и снеге) 28
3.1.3. Химический состав вод малых рек пригородной зоны г. Владивостока («условно чистые», фоновые водотоки) 40
3.1.3.1. Гидрохимия реки Лазурная 41
3.1.3.2. Река Пионерская 43
3.1.3.3. Водоток в районе базы «Политехник» 45
3.1.4. Состав сточных вод г. Владивостока 47
3.1.5. Особенности миграции химических элементов в водотоках г. Владивостока, испытывающих различную степень антропогенной нагрузки 51
3.1.5.1. Река Первая Речка 51
3.1.5.2. Река Вторая Речка 56
3.1.5.3. Река Объяснения 59
3.1.5.4. Река Песчанка 62
3.1.5.5. Река Богатая 65
3.1.5.6. Водоток в районе ст. Чайка 66
3.1.6. Специфика распределения химических элементов в водотоках п-ова Муравьева-Амурского 68
3.1.7. Состав подземных вод юга п-ова Муравьева-Амурского 73
3.2. Особенности распределения химических элементов в водах г. Уссурийска 79
3.3. Особенности распределения химических элементов в р. Березовая (г. Хабаровск) 85
3.4. Общие черты и различия в распределении химических элементов в водах городских территорий (гг. Владивосток, Уссурийск и Хабаровск) 89
ГЛАВА 4. Сравнительное исследование химического состава водотоков приморского края (за исключением г. Владивостока и прилегающих территорий) 91
4.1. Реки залива Петра Великого, их химический состав и степень загрязнения 91
4.1.1. Водотоки западного побережья залива Петра Великого (водосбор Амурского залива) 91
4.1.2. Водотоки восточного побережья залива Петра Великого (восточный водосбор Уссурийского залива) 96
4.1.3. Особенности химического состава вод р. Раздольная 102
4.2. Распределение химических элементов в водотоках западного побережья Японского моря (Восточный Сихотэ-Алинь) 111
4.2.1. Поверхностные воды северной части Восточного Сихотэ-Алиня 111
4.2.2. Поверхностные воды южной части Восточного Сихотэ-Алиня 114
4.2.3. Особенности гидрохимии вод реки Рудная (Дальнегорский район) 117
ГЛАВА 5. Влияние павловского угольного разреза на состояние водприлегающей территории 122
ГЛАВА 6. Сравнительное изучение состава поверхностных вод в пределах природно-аномальных территорий (на примере островов курильской гряды) 131
Заключение.
6.1. Атмосферные выпадения 132
6.2. Поверхностные водотоїш 135
Выводы
Литература
- Исследования в области загрязнения вод урбанизированных территорий
- Распределение химических элементов в атмосферных осадках юга п-ова Муравьева-Амурского (в дожде и снеге)
- Водотоки западного побережья залива Петра Великого (водосбор Амурского залива)
- Поверхностные воды южной части Восточного Сихотэ-Алиня
Введение к работе
Химический состав природных вод является функцией условий, создаваемых окружающей средой, в том числе и антропогенными факторами. Загрязнению подвергаются не только поверхностные водотоки, но и подземные воды верхних горизонтов, а также атмосферные осадки.
Одной из серьезных проблем в настоящее время является загрязнение малых рек, принимающих в себя основные объемы сбрасываемых сточных вод и оказывающих огромное влияние на формирование качества воды в более крупных водных объектах. Именно малые реки испытывают наиболее интенсивное антропогенное воздействие и для них характерно наиболее яркое проявление основных черт техногенного загрязнения.
Российская Федерация располагает огромными ресурсами пресных поверхностных и подземных вод. Для нужд населения и хозяйственного комплекса используется в настоящее время только около 2% их возобновляемых запасов. Однако и это количество воды мы еще не научились использовать рационально. Применяемые в отечественной промышленности и теплоэнергетике водоемкие технологии не отвечают современным требованиям: системы очистки промышленных и коммунальных сточных вод несовершенны и неэффективны, зачастую сточные воды сбрасываются в водоемы без всякой очистки. Загрязнение водосборных территорий отходами и воздушными выбросами, несоблюдение режимов использования водоохранных зон водных объектов и действие ряда других антропогенных факторов привели к тому, что практически на всей территории России качество водных ресурсов не соответствует нормативным требованиям для многих видов водопользования (Рощугасин, 2002).
В России, по крайней мере, на Дальнем Востоке, некоторое улучшение качества вод связано, прежде всего, с экономическим спадом. Если при этом иметь в виду и огромные малоосвоенные территории, то можно говорить об умеренном уровне загрязнения природных вод на Дальнем Востоке. Но в районах с развитой промышленностью при фактическом отсутствии или неэффективности очистки промышленных и бытовых вод наблюдается порой весьма значительное загрязнение.
Цель работы - выявить особенности переноса химических элементов в водных объектах отдельных территорий юга Дальнего Востока с различной степенью и разным типом антропогенной нагрузки. Сравнить особенности миграции элементов в антропогенных и природно-аномальных условиях.
Для достижения поставленной цели предполагалось решить следующие задачи:
Провести комплексное исследование химического состава водных объектов на различных антропогенно-измененных территориях юга Дальнего Востока (селитебные и преимущественно промышленные территории).
Установить уровни содержания химических элементов в незагрязненных или мало загрязненных водах, наиболее близко расположенных к участкам опробованных антропогенно-измененных территорий.
Сравнить распределение и уровни содержания микроэлементов в водах в антропогенных и природно-аномальных условиях.
Объектом исследования были, прежде всего, речные, меньше - атмосферные и подземные воды на территориях, где источники загрязнения различны по характеру и по степени воздействия. Это водотоки гг. Владивостока, Хабаровска, Уссурийска, где велико влияние коммунально-бытовых и промышленных стоков (в г. Владивостоке рассмотрены также атмосферные и подземные воды); р. Рудная испытывает преимущественное влияние горнорудного производства; р. Абрамовка и оз.Павловское находятся под влиянием стоков с Павловского угольного разреза; водотоки Курильских островов испытывают сильное влияние активной вулканической и гидротермальной деятельности.
Основные защищаемые положения:
Для юга Дальнего Востока в районах с повышенной антропогенной нагрузкой наряду с заметным нарастанием содержания основных ионов, биогенных веществ и микроэлементов в поверхностных водах наблюдается и изменение в них соотношений элементов, как следствие нарушения общих закономерностей в распределении химических компонентов.
Наиболее характерными показателями антропогенных процессов в условиях городской среды наряду с суммарным показателем загрязнения по тяжелым металлам (СПЗ) являются отношения суммарного азота и фосфора к
кремнию (N/Si и P/Si). Для горнодобывающих районов последние не характерны; здесь возрастают содержания сульфатов и микроэлементов. 3. В атмосферных осадках, выпадающих в пределах освоенных территорий юга Приморского края, заметно проявляется локальное антропогенное загрязнение тяжелыми металлами (Zn, Cd, Ni, Pb, Cu, Mn), в то время как в дождях Курильских островов высокие содержания этих микроэлементов являются следствием вулканической активности территории. Научная новизна работы
Впервые, по единой методике, проведено сравнительное исследование водных объектов на территории городов Дальнего Востока: Владивостока, Уссурийска и Хабаровска по широкому спектру макро и микроэлементов, в том числе во взвеси.
Наряду с существующими показателями, предложены показатели загрязнения (N/Si и P/Si), наиболее ярко характеризующие биогенную нагрузку на водотоки юга Дальнего Востока и суммарный показатель, отражающий изменение микроэлементного состава вод в растворе и взвеси.
Проведено сопоставление уровней микроэлементов в водных объектах антропогенно измененных территорий Дальнего Востока, с их природно-аномальными уровнями в пределах Курильских островов.
Исходные материалы. В работе использованы результаты химического анализа проб снега, дождя, поверхностных и подземных вод, отобранных на территории Приморского, Хабаровского краев и Курильских о-вов. Фактический материал собран в период с 1999 по 2003 гг. Было отобрано 210 проб поверхностных водотоков, 50 проб атмосферных выпадений, 56 проб грунтовых вод, 28 проб сточных вод гг. Владивостока и Уссурийска и 44 пробы вод на территории, прилегающей к Павловскому угольному разрезу.
Практическая значимость. Результаты работы могут найти применение в Природоохранных органах при решении вопросов, связанных с контролем среды и предотвращением загрязнения поверхностных водотоков. Кроме того, они могут быть использованы для экологической оценки территорий и нормирования содержания химических элементов в водных объектах.
Апробация работы: Материалы диссертации докладывались на Региональной научно-практической конференции «к Всемирным дням Воды и Метеорологии» (Владивосток, 2001, 2003; 2004); на XIV Всероссийской молодежной конференции «Географические идеи и концепции как инструмент познания окружающего мира» (Иркутск, 2001); на 1-ой Молодежной конференции - конкурсе ТИГ ДВО РАН по проблемам географических и геоэкологических исследований на Дальнем Востоке (Владивосток, 2002); на конференции «Города Дальнего Востока: Экология и жизнь человека» (Хабаровск, 2003); на совещании «Гидрогеология и геохимия вод складчатых областей Сибири и Дальнего Востока» (Владивосток, 2003); на 2-ой региональной школе-семинаре молодых ученных, аспирантов и студентов «Анализ современного состояния и перспективы развития регионов Дальнего Востока» (Биробиджан, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано и принято в печать 22 работы.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и основных выводов, объемом 166 страниц, включая 81 рисунок, 56 таблиц. Список литературы включает 216 наименований.
Решающую роль в работе сыграли постоянные консультации и помощь со стороны руководителя диссертации, д.г.н. В.А. Чудаевой. При написании настоящей работы автор пользовался консультациями сотрудников лаборатории геохимии ТИГ ДВО РАН и лаборатории океанического литогенеза и рудообразования ДВГИ ДВО РАН, прежде всего, д.г.-м.н. О.В. Чудаева, которым выражает глубокую признательность. Кроме того, автор благодарит В.П. Шестеркина и коллектив сотрудников ИВЭП за полезные обсуждения результатов работы. Автор также выражает свою благодарность Г.А. Власовой, В.И. Киселеву и В.Ф. Заниной за помощь в выполнении анализов.
Исследования в области загрязнения вод урбанизированных территорий
Учение В.И. Вернадского о природных водах является основой при решении фундаментальных проблем водных ресурсов. Именно с его работ, прежде всего «Истории природных вод» (1933; 2003) начинается общая теория миграции химических элементов. Позже она развивалась в работах А.И. Перельмана (1968, 1972, 1989), С.Л. Шварцева (1978,1998) и др.
По формам миграции элементов в речных водах первой работой была работа СВ. Бруевича и Н.И. Аничковой (1941). В ней приведены данные по содержанию Сорг., N и Р в растворенной форме и во взвеси реки Волги: концентрация элементов во взвеси значительно выше, чем в растворе. Общая характеристика выноса растворенных и взвешенных веществ в речных водах дана в работах О.А. Алекина (1951), О.А. Алекина, Л.В. Бражниковой и Г.В. Лопатина (1961). И.Ю. Лубченко и И.В. Белова (1973) изучали миграцию микроэлементов в речных водах Черноморского бассейна. Они наблюдали ярко выраженную тенденцию у Ті, Zr, Cr, V накапливаться в более крупных, а у Mn, Fe, Ni, Zn, Pb - в тонких фракциях.
В то же время, изучение состава взвешенных веществ начались активно с работ Р. Гиббса (Gibbs, 1967), Дж. Мартина и М. Мейбека (Martin, Meybek, 1979), которые изучили химический состав крупнейших рек и сделали первую попытку дать геохимический бюджет твердой и растворенной составляющих, выносимых с континента. Сток взвесей для рек Тихого океана оценивала А.И. Степанова (1968, 1971).
Исследование в области изучения загрязнения вод можно разделить на 3 группы: А - изучение атмосферных выпадений; Б - изучение загрязнения подземных вод; В - изучение состояния водотоков.
Эти исследования могут быть как раздельными, так и комплексными. Так, Л.Г. Соколовским (1997) проведен комплексный сравнительный анализ микроэлементного состава атмосферных осадков, поверхностных и подземных вод различной глубины циркуляции в Копетдаге, на предгорной равнине, в Каракумах. Он пришел к выводу, что основной фактор формирования химического (макрокомпонентного) состава подземных вод - растворение (выщелачивание) водовмещающих пород. Интенсивность этого процесса определяется вещественным и гранулометрическим составом водовмещающих пород. Таким образом, основной солевой состав речных вод формируется как за счет атмосферных осадков, так и ионов, выщелачиваемых из дренируемых горных пород и рыхлых отложений.
А. Изучение состояния атмосферы крупных промышленных городов и районов проводилось различными авторами как по химическому составу аэрозолей (Иванова, 1998; Глазкова, Стройнова, 1999; Фетисова, 2001; Bhanarkar, Gajghate, Hasan, 2002; и др.), так и по состоянию атмосферных выпадений (снежный покров и дождевые воды (Макаров, 1991; Зверев, Варванина, 2000; Шестеркин, Шестеркина, 2000; Новороцская, 2000; Запоров, Жекин, 2001; Погорелов, 2003 и др.)). Н.Н. Роевой с соавторами (2001) были изучены формы нахождения Al, Mg, Fe, Мп, Си и др. микроэлементов в аэрозольных частицах атмосферного воздуха в районах с различными климатическими условиями, подверженных интенсивному антропогенному воздействию. Установлено, что свойства элементов в аэрозольных частицах зависят от расстояния, на котором находится источник загрязнения.
Влияние состава атмосферных осадков на малые облесенные водосборные бассейны северного Китая приводится в работе китайских авторов (Zongwei at al., 2001). Химический состав атмосферных осадков как один из составляющих формирования состава подземных вод рассматривался В.П. Зверевым и др. (1997).
Изучением состава аэрального вещества на территории Приморского края занимались В.Г. Свинухов с соавторами (1993), И.И. Кондратьев (2000; 2001) и др., в работах которых были определены содержания основных компонентов (Са, С1, НСОз) и тяжелых металлов (Zn, Си, Cd, Pb и др.).
Влияние промышленности на химический состав атмосферных выпадений, прежде всего, снежного покрова на территории Приморья изучали многие авторы (Качур 1976; Елпатьевский 1976, 1993; Елпатьевский, Аржанова 1979; Шулькин 1981; Качур и др. 1991, 2001; Кондратьев и др. 2001; и др.). В основном это относится к горнорудным (Дальнегорский район) и центральным районами края.
Б. Возможность использования подземных вод для различных нужд человека определяется количеством и качеством воды. Под влиянием природных и техногенных процессов происходят не только локальные, но и региональные (нередко необратимые) изменения состояния подземных вод, их истощение и загрязнение (Лукьянчиков, 2001). В работе польских ученных (Wojciech, Janusz, 2001), исследовавших источники южной части Малопольской возвышенности показано, что, тогда как увеличение концентрации основных катионов, бикарбонатов и продуктов выветривания согласуется с изменением геологического строения подстилающего фундамента, повышение концентраций нитратов и фосфатов связано с сельскохозяйственным производством.
В работах О.В. Назаренко (2000, 2002) по изучению родников Ростова-на-Дону показано, что родники - важнейший гидрологический показатель условий формирования, распространения и разгрузки подземных вод. Они привлекают внимание не только как источники водоснабжения, но и как показатели экологического состояния окружающей среды. Результаты изучения родников на территории г. Москва, опубликованные в работах В.М. Швеца и др. (1998, 1999) позволили дать заключение о состоянии грунтовых вод на этой территории. Примерно в это же время изучались источники г. Санкт-Петербурга (Воронов, 1999). В работе А.Н. Воронова и О.В. Кузьмицкой (1996) рассматривается экологическое состояние основных водоносных комплексов северо-западных районов России, где авторы показывают, что загрязняющие зоны сопровождаются значительным шлейфом рассеяния загрязняющих веществ через атмосферу. Ахметьева Н.П., Лапина Е.Е. (1997) установили, что качество грунтовых вод на территории водоохранной зоны Иваньковского водохранилища ухудшилось в связи с применением удобрений, содержание которых в грунтовых водах нередко превышает ПДК. Работ по изучению подземных вод на территории г. Владивостока, в опубликованных литературных источниках нет. В пригородной зоне воды источника описаны П.В. Елпатьевским и др. (2000).
Распределение химических элементов в атмосферных осадках юга п-ова Муравьева-Амурского (в дожде и снеге)
Полуостров Муравьева-Амурского - это наиболее детально исследованная автором территория.
Город Владивосток - административный центр Приморского края, наиболее крупный по численности населения и промышленности город и крупнейший морской порт на Дальнем Востоке - занимает часть южную п-ова Муравьева-Амурского и группу островов, расположенных к югу от него, а также п-ов Песчаный, находящийся на западном берегу Амурского залива. Основные районы Владивостока расположены по берегам бух. Золотой Рог. Поверхность полуострова гориста: в меридиальном направлении тянутся цепи отрогов Сихотэ-Алиня, сложенные песчаниками, сланцами, порфирами, андезитобальзатами. Небольшие низменности встречаются лишь по долинам коротких и мелководных речек - Лазурная, водоток в районе базы «Политехник», Богатая, Седанка, Вторая Речка, Первая Речка и Объяснения. Высшая точка города - сопка Орлиное Гнездо (214 м). (Баркова, Стоценко, 1971; Свинухов, 1998).
Климат района г. Владивостока, из-за своего местоположения, несколько отличен от климата остальной территории Приморского края Направления ветров при переходе от теплого периода к холодному меняется практически на 180: при общем преобладании ветров северо-западных направлений зимой и юго-восточных летом существуют достаточно тихие долины в средней части бассейнов р. Вторая Речка и р. Объяснения. Зимой, в городе, снежный покров наибольший в конце января, а в пригороде - в середине февраля. Однако из-за выраженного рельефа устойчивый снежный покров характерен для северных и восточных склонов гор и долины рек Седанка, Черная, Богатая и Пионерская - преимущественно в верхней половине течения (Урусов, 1996). За зиму в городе бывает до 18 пасмурных дней и примерно 27 дней с осадками. Для весны характерны частые чередования волн тепла и холода. В отдельные годы перепады температур воздуха от суток к суткам достигают 10-15С. Отличительной чертой летнего периода является неустойчивость погоды. На летние месяцы приходится наибольшая повторяемость сильных дождей, которые приносятся на город тайфунами, циклонами и фронтальными разделами. Так как реки города имеют резкий переход от больших уклонов почти к нулевым, то во время ливней такой резкий перепад уклонов создает условия для затопления поймы средней и нижних частей рек. Муссонные дожди ведут к переполнению пригородных водохранилищ наводнениями в долинах рек Богатая и Седанка. Осень в городе теплая, сухая и ясная (Урусов, 1996).
Современный Владивосток - крупнейший город Дальнего Востока, его территория занимает 561,5 кв. км. Плотность населения - более 1171 человек на 1 кв. км. Владивосток имеет развитую экономику не только в Приморье, но и в целом на Дальнем Востоке. Его инфраструктуру составляет машиностроение и приборостроение, рыбная промышленность и строительный комплекс, деревообрабатывающая и пищевая отрасль, тепло- и электроэнергетика и десятки средних и сотни малых предприятий. Исторически и географически сложилось так, что многие промышленные предприятия, являющиеся активными загрязнителями окружающей среды, оказались внутри или вблизи жилых массивов и наоборот: жилые строения в ряде мест расположились среди территорий, занятых промышленными предприятиями (Владивосток, 1993; Краевые центры.„2001).
Одной из основных экологических проблем городов является загрязнение атмосферного воздуха различными химическими веществами. По данным ВОЗ, 70% населения Земли дышит загрязненным воздухом. В России 60 млн. человек живут в городах с загрязнением воздуха, превышающим действующие нормы ПДК (цит. по Опарин, Тубакин, 2003). Основной вклад в загрязнение воздушного бассейна Приморского края и, прежде всего, г. Владивостока вносят предприятия топливно-энергетического комплекса. Выбросы этих предприятий составляют 55% от всех выбросов стационарных источников, выбросы от автотранспорта составляют 34% от общего объема выбросов (Доклад о состоянии..., 2001). На химический состав атмосферных выпадений значительно влияет состояние приземного воздуха. Наблюдения за уровнем загрязнения воздуха в городах Российской Федерации, в том числе и в г. Владивостоке, проводятся территориальными органами Федеральной службы России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидромета). По данным УГКС (Доклад о состоянии..., 2001) основными источниками загрязнения атмосферного воздуха на территории города Владивостока являются теплоэнергоцентры, работающие на угле и жидком топливе, предприятия химического профиля, стройиндустрии, а также автотранспорт, морской транспорт, частный сектор, использующий печное отопление, свалки и сжигаемый на них мусор. При этом большую долю (95 %) среди выбросов поступающих в атмосферу занимают жидкие и газообразные вещества: окислы углерода, азота, серы, соединения фтора, бенз(а)спирена, свинца и других тяжелых металлов.
И.Ф. Скириной с использованием метода лихеноиндикации была составлена карта состояния приземного воздуха г. Владивостока, на территории которого преобладает смешанный тип загрязнения, наблюдается множественность источников загрязнения и многокомпонентность загрязняющих веществ. Последующие исследования этого же автора в течение 1985-1995 г. охватывали, в основном, центральную часть, как наиболее загрязненную (1998; «Информационный сервер...», fegi.ru). Данные исследования выявили тенденцию прогрессирующего загрязнения приземного воздуха и увеличение доли выбросов автотранспорта в загрязняющих веществах.
Химический состав снега формируется как при поступлении различных химических примесей непосредственно с выпадающими атмосферными осадками, так и при поглощении снегом газов из воздуха и за счет оседания из атмосферы твердых пылевых частиц, а также местного пылевого переноса.
В данной диссертационной работе изучался химический состав атмосферных выпадений (снег, дождь), прежде всего, на территории г. Владивостока. В целом проанализировано 35 проб свежевыпавшего снега (по 1 съемки в 2001 и 2003; и по 2 съемки в 2000 и 2002 гг.) и 16 проб дождевых вод (12 отборов на территории города и 4 отбора на территории Приморья) (рис.3Л). Для характеристики относительно чистого, или «условно фонового» снега отбирался свежевыпавший снег за пределами воздействия газопылевых выбросов, в верховьях речных долин в лесном районе на открытой местности (рис.3.1, т. 1,2).
В-третьих - трансграничный перенос, обусловленный большой ролью западных ветров, поставляющих пылевые частицы даже с аридных областей Азии. Кислотно-щелочные условия
Величина рН дождевых вод составляла в основном от 4,35 до 5,7. Низкие значения рН (5,1) отмечены и в дожде в пригородной зоне. Снеговые воды, отобранные в разных районах города, имели рН от 5,9 до 8, в то время как в лесной зоне воды кислее, значения рН составляли 4,7-6,2, что может быть обусловлено влиянием растительности (Ильина, 1999; Елпатьевский и др., 2000). Более низкие значения рН дождевых вод по отношению к снеговым отмечаются и в работе (Кондратенко, Улыбина, 1996) для биосферного заповедника Забайкалья. Состав основных химических элементов
Литературные данные по химическому составу атмосферных выпадений (снеговые и дождевые воды) позволяют говорить о том, что для атмосферных осадков прибрежных территорий, к которым относится и п-ов Муравьева-Амурского, типичен Cl-Na состав (Елпатьевский, Аржанова, 1979; Зверев, 1997 и др.). В Сихотэ-Алинском заповеднике П.В. Елпатьевским (1993) был определен НСОз-Na состав снеговых вод. Аналогично, гидрокарбонатно - натриевый состав снеговых вод характерен и для территории Якутии (Макаров, 1991), где формирование химического состава снежного покрова обусловлено глобальными факторами: континентальным климатом и переносом солей из глубины Азиатского материка.
Водотоки западного побережья залива Петра Великого (водосбор Амурского залива)
Специфической особенностью загрязнения вод хозяйственно-бытовыми стоками является резкое изменение соотношения биогенных веществ в загрязненных водах. Рассчитанные соотношения N/Si и P/Si для реки Березовая увеличиваются с десятков в верхней точке, до тысяч - в водах ниже города, после поступления в реку сточных вод (табл.28). Эти соотношения ниже, чем в водах г. Владивостока. Значительные изменения наблюдаются в микроэлементном составе водотока г. Хабаровска. Здесь отмечаются повышенные содержания микроэлементов, особенно в нижней части водотока, где она принимает значительный объем сточных вод. В р. Березовая отмечается увеличение уровней тяжелых металлов как в растворенной, так и во взвешенной форме (в таблице 29 приводятся данные только по характерным элементам). Уровни содержания марганца в водотоке г. Хабаровска превышают его концентрацию в водотоках Владивостока и Уссурийска, а содержание никеля значительно ниже, чем в воде малых рек гг. Владивосток и Уссурийск. Уровни содержания микроэлементов позволяют судить о том, что в воде реки Березовой происходит накопление микроэлементов (Zn, Pb, Cd, Ni) не только в растворе, но и во взвешенных веществах речной воды, поступающих как с городской территории плоскостным смывом, так и со сточными водами (табл.29). 1.Воды р. Березовая нейтральные, гидрокарбонатные, преимущественно натриевые. 2.0сновная форма содержания азота - аммонийная. Содержание неорганических азотных форм в растворе и фосфора во взвеси значительно увеличивается после поступления в воду реки сточных вод г. Хабаровска. 3.Уровни содержания микроэлементов, как в растворе, так и во взвеси позволяют судить о том, что в воде р. Березовая происходит накопление микроэлементов и вынос в р. Амур, прежде всего Zn, Pb, Ni. 3.4. Общие черты и различия в распределении химических элементов в водах городских территорий (гг. Владивосток, Уссурийск и Хабаровск). Поверхностные воды на урбанизированных территориях несут на себе заметную антропогенную нагрузку, которая проявляется в разных количественных показателях: содержании химических компонентов и их соотношениях. 1. Исследования показали, что в результате различного соотношения хозяйственно-бытового и промышленного воздействия по-разному меняется и состав поверхностных вод. Например, река Объяснения (г. Владивосток) в результате сброса туда вод с ТЭЦ-1, использующей в процессе охлаждения морскую воду приобретает не характерный для речных вод хлоридно-натриевый состав с минерализацией до 30 г/л, в то время, как водотоки города в основном имеют гидрокарбонатно-сульфатные кальциево-натриевые воды. Состав вод гг. Уссурийска и Хабаровска нейтральный, гидрокарбонатно - натриевый. 2. Большую нагрузку на городские водотоки накладывают хозяйственно-бытовые сбросы, определяющие высокие содержания в воде биогенных веществ. Содержание биогенных веществ в водотоках г.Владивостока и прилегающих территорий заметно возрастает по отношению к «фоновым» водам. В г. Уссурийске уровни биогенных веществ в водотоках также заметно возрастают по сравнению с более высокими створами. Река Березовая, протекающая на территории г. Хабаровска и впадающая в р. Амур несет повышенное количество биогенных веществ, особенно после поступления в нее хозяйственно-бытовых стоков г. Хабаровска. 3. Содержание биогенных элементов в воде р. Березовая (Хабаровск) и в водотоках г. Уссурийска несколько ниже по сравнению с некоторыми водотоками г. Владивостока. Анализ исследования состава вод показывает, что в малых реках исследуемых городов возрастает и становится преобладающей формой NH4+. 4. Специфической особенностью загрязнения вод хозяйственно-бытовыми стоками является резкое изменение соотношения биогенных веществ в загрязненных водах. В частности, для городских водотоков, были рассчитаны соотношения N/Si и P/Si. Это соотношение увеличивается с десятков в условно чистых водах (выше городов), до тысяч - в водах высокой степени загрязнения (ниже города, после поступления в реку сточных вод или устьевые зоны). Из табл.15, 24, 28, видно, что минимальные соотношения N/Si и P/Si наблюдаются в водотоках г. Уссурийска, максимальные - в реках г. Владивостока. 5. Значительные изменения наблюдаются в микроэлементном составе вод городских территорий. В частности, в водотоках г. Владивостока отмечается заметное повышение содержания исследованных нами микроэлементов в растворенной форме, по сравнению с их содержанием в водах «условно чистых» рек. Полученные в этой работе данные для рек г. Владивостока по Ni, Cd и Pb имеют заметные различия с результатами (Аникиев, Перепелица, 1995). В пределах города Уссурийска в водах возрастает концентрация меди, кадмия, свинца и никеля. В воде р. Березовая (г. Хабаровск) также отмечаются повышенные содержания микроэлементов, особенно в нижней части водотока, где она принимает значительный объем сточных вод. Уровни содержания микроэлементов позволяют судить о том, что в реках, протекающих в городской черте, происходит некоторое увеличение содержания микроэлементов (Zn, Pb, Cd, Ni) в растворе, и, весьма существенное, во взвешенном веществе речной воды. Содержание взвешенных форм тяжелых металлов в р. Комаровка заметно возрастает после слияния с рекой Раковка. Таким образом, городские агломерации накладывают заметный отпечаток на состав поверхностных вод протекающих здесь малых водотоков, изменяя как уровни содержания, так и формы миграции и соотношения отдельных компонентов.
Поверхностные воды южной части Восточного Сихотэ-Алиня
Содержание солей в снеговой пробе на леднике северо-восточного поля влк. Эбеко около 10 мг/л. Вместе с тем, в дождевых пробах с о.Кунашир и о.Парамушир содержание солей составляло24-53 мг/л, что в 2-3 раза превышает минерализацию дождевых вод, собранных на территории г. Владивостока.
В дождевой пробе SipacTB относительно невысок - 61-66 мкг/л и в твердом остатке он не обнаружен. (Для сравнения в атмосферных осадках г. Владивостока содержание кремния достигает 200 мкг/л). В снеговой воде о. Парамушир содержание кремния еще ниже - 37 мкг/л, но некоторое количество (до 0.024 мкг/г) кремния находится и в твердом остатке.
В дождевой воде (о.Парамушир) найдено до 84 мкг/л FepacTB, но подавляющая часть железа находится во взвешенном состоянии (3.2 мг/л Fe) или 8.8% в сухом веществе аэрозолей. В дождевой воде марганец находится преимущественно в растворенном состоянии (9-23 мкг/л), в то время как в снеге он больше находится в твердом остатке, не исключено, что в связанной с живым органическим веществом форме. (В сравнении: в дождевых водах г. Владивостока содержание марганца на порядок ниже. Как в снеговых водах, так и дожде он находится, в основном, во взвеси). Наиболее высокие значения Си найдены в твердом остатке в дождевых водах на острове Парамушир (0.3 мг/г или 12 мкг/л); растворенный Си здесь также найден в высокой концентрации (132 мкг/л), вдвое превышающей содержание в дождевой воде на о.Кунашир. В дождевой воде содержание растворенного никеля максимально высоко -14.3 мкг/л на о.Парамушир и 6 мкг/л на о.Кунашир, несмотря на близкие к нейтральному значения рН. Эти значения превышают его содержания, как в водотоках, так и в источниках. Высоко содержание и в твердой составляющей атмосферного переноса (22.9 мкг/г, о.Парамушир), хотя растворенная форма Ni здесь все же является преобладающей (92%). В растворенной фазе дождевых вод о. Парамушир содержание кадмия высокое - 1.4 мкг/л, аналогично высокое значение в аэрозоле - 11.4 мкг/г, или в нашем случае - 0.41 мкг/л CdB3B, т.е. более четверти суммарного содержания кадмия в дождевой воде о.Парамушир находится в виде нерастворимого остатка, что не характерно для дождевых вод г. Владивостока, где в нерастворенном остатке содержание кадмия не превышает 10%. На о.Кунашир найдено значение в дождевой воде еще выше, чем на о.Парамушир - 9.4 мкг/л. Свинец в дождевой воде имеет повышенное значение - 0.7-0.9 мкг/л, но при этом очень высокое значение в твердой аэрозольной части - до 109 мкг/г. В единице объема дождевой воды о. Парамушир доля нерастворенного свинца в 4.5 раза превышает Ърасгв. Таким образом, в отличии от дождевых вод г. Владивостока, где большинство микроэлементов находятся в растворенной форме, значительное количество элементов в атмосферных дождевых выпадениях на о-вах Курильской гряды (судя по пробе, отобранной на о.Парамушир) приходится на твердую (аэрозольную) часть, представленную, вероятно, тонким пепловым материалом, т.к. в ней содержится свыше, до 9% Fe и не содержится Si (Чудаева и др., 2003). Растворенная фаза дождя (как на о.Парамушир, так и на о.Кунашир) содержит много микроэлементов в концентрациях, превышающих их содержание в поверхностных водах (рис.6.3), что мы не наблюдали на территории г. Владивостока. Растворенная фаза снеговой пробы, отобранной на вулкане Эбеко и содержащей высокую долю органического микробного вещества, не отличалась высокими значениями микроэлементов в сравнении с дождевой водой. В дождевой пробе, собранной на о.Парамушир недалеко от побережья (около 100 м) содержались повышенные уровни РЬ, Мп, а также очень высокие значения Ni (14.3 мкг/л), Си (132 мкг/л), Cd (1.4 мкг/л). Дождевая вода на о. Кунашир (растворенная фаза) характеризуется еще более высоким содержанием Cd. Таким образом, повышенное или высокое содержание микроэлементов в дождевой воде можно связать с влиянием активной фумарольной деятельности, в первую очередь, в близко расположенном регионе, т.к. содержание этих элементов в воде источников на о.Кунашир и Парамушир найдено достаточно высоким, что говорит об их интенсивном глубинном поступлении. Возможны и более удаленные источники, прежде всего вулканическая активность Курильской гряды, п-ва Камчатка и Японских островов, также приносящая в атмосферу большое количество микроэлементов. Дополнительное участие в формировании микроэлементного состава атмосферных осадков может иметь и глобальный перенос: для Приморья также найдены высокие значения Си, Cd, Ni в дождевой воде (Чудаева, 2002). Поверхностные водотоки. Вода рассмотренных водотоков имеет в основном кислую реакцию, однако вне влияния вулкано-гидротермальной активности на о. Кунашир реки имеют околонейтральную реакцию (рН 5.5-7.5). В верховье руч. Кислого, стекающей с вулкана Менделеева, о. Кунашир (рис.6.1) значение рН также 6.85, но на коротком участке реки под воздействием фумарольной активности и гидротермальных источников значение рН резко понижается до 2.5-1.8, немного возрастая (до 3.2) лишь на участке значительного разбавления пресным левым притоком. Даже в р.Лесной, куда впадает руч.Кислый, недалеко от ее устья у тихоокеанского побережья значение рН составляет только 3.17. В оз. Горячем Кальдеры Головина значения рН также не поднимаются выше 3, в отличие от оз. Чан (территория г. Владивостока), где значения рН воды щелочные (7,15-9,8). На о.Парамушир опробованные реки северо-восточной части острова большей частью также имеют кислую реакцию (рН = 6.6-3.6), а в ручье северо-восточного фумарольного поля вулкана Эбеко значение рН падает до 0.82. Кислые агрессивные воды определили в основном высокую минерализацию поверхностных водотоков. Замеренная кондуктивность поверхностных вод достигала на о.Кунашир 2-3 mS/см, а сумма основных ионов - сотни мг/л, в то время, как в фоновых водах водотоков - менее 100 мг/л, что также характерно для нейтральных и слабощелочных вод малых рек городов Дальнего Востока. В ручье, стекающем с северо-восточного фумарольного поля вулкана Эбеко (о.Парамушир), содержание основных ионов составляло 16.6 г/л. В реках за пределами фумарольного поля, имеющих, как правило, быстрое течение, минерализация (по сумме основных ионов) в основном была менее 100 мг/л, а в верховьях рек, вытекающих из-под ледника - даже менее 10 мг/л. Кислые воды опробованных поверхностных водотоков преимущественно сульфатные и сульфатно-хлоридные (Кальдера Головина) и чаще всего -смешенного катионного состава или с преобладанием Na. Пресные воды с околонейтральным рН имеют, как правило, смешенный анионный и катионный состав (см. рис.6.2). Близкая к нейтральной вода р.Змеиной (о.Кунашир) у впадения в море имеет Cl-Na состав. Река Объяснения (г. Владивосток) также имеет на территории города хлоридно-натриевый состав. Однако, если изменение состава вод р. Объяснения можно объяснить влиянием ТЭЦ, то состав реки обусловлен специфическим составом гидротермальных проявлений этого района.
