Введение к работе
Актуальность темы. Качество водной среды, загрязненной тяжелыми металлами, оценивается путем сопоставления величин валового их содержания в воде с соответствующими показателями ПДК. Однако такая оценка не дает возможности получить надежную и объективную информацию об экологическом состоянии водоема. Причина этого обусловлена тем, что различные "формы одного и того же металла по-разному влияют на жизнедеятельность водных организмов, либо стимулируя, либо угнетая ее. А токсичность водной среды в большинстве случаев не имеет прямой однозначной связи с общей концентрацией металлов. С учетом этого на современном этапе исследований важно знать не только валовые концентрации металлов, но и формы миграции металлов в каждом конкретном водоеме, особенно если последний является источником питьевой воды. Именно к такому классу водоемов относится Уводьское водохранилище (снабжается 80 % населения г. Иванова).
Дель работы : установление закономерностей пространственно-временного и межфазового распределения металлов по акватории Уводьского водохранилища; оценка потенциального экологического риска, индекса экологического риска от воздействия металлов, находящихся в растворенной и взвешенной формах на экосистему водохранилища.
Задача исследований .
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Исследовать закономерность распределения металлов в воде Уводьского
водохранилища; установить роль наиболее важных факторов водной среды (рН;
содержание растворенного кислорода, адсорбция на взвесях) в миграции и
трансформации соединений металлов.
-
Дать оценку роли иловых вод, донных отложений водоема в качестве источников вторичного загрязнения водной среды соединениями металлов.
-
Осуществить балансовые расчеты поступления и выведения соединений металлов из водохранилища для выявления основных каналов поступления соединений металлов в водоем и представления процессов самоочищения в водоеме.
-
Оценить интенсивность межфазового превращения металлов (из взвешенных в растворенные формы); определить время установления стационарных концентраций металлов на основе результатов расчета математической модели миграции и трансформации соединений металлов по акватории водохранилища.
-
Определить уровень загрязнения водной экосистемы водохранилища различными формами тяжелых металлов (взвешенной и растворенной) на основе расчета индекса экологического риска, создаваемого различными формами металлов для водной экосистемы.
Личный вклад автора. В основу работы положены исследования автора, проводившиеся в 1993-1996 г.г. и обобщенные в публикациях. Научные разработки, определившие структуру и основные положения диссертации, а также проведение первичной обработки и химических анализов проб воды, донных отложений, иловых вод, прибрежных почв, атмосферных осадков, выполнены автором самостоятельно.
Теоретическое значение и научная новизна. В диссертации развивается перспективное научное направление - химия металлов в природных водах. Диссертация является одной из первых работ, посвященных комплексному решению научно-методических и прикладных вопросов, связанных с изучением физико-химического состояния и основных закономерностей распределения, миграции и взаимопревращений соединений металлов в водной экосистеме Верхне- Волжского региона. На основе проведенных замеров содержания соединений металлов в воде установлены закономерности пространственно-временного и межфазового распределения металлов по акватории водоема. Реализована математическая модель процессов миграции и трансформации соединений металлов по акватории водоема. Установлены критерии оценки токсичности металлов, связанных с растворенными соединениями и
2 взвешенными веществами на основе количественного определения значений индекса экологического риска (RI).
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Закономерности пространственно-временного и межфазового распределения металлов
в водоеме. '
-
Результаты балансовых расчетов по поступлению и выведению соединений металлов из водоема.
-
Результаты расчета оценки интенсивности трансформации соединений металлов в водоеме и распределения концентраций металлов.
4. Адаптированная применительно к условиям Уводьского водохранилища методика
определения индекса экологического риска (RI) для оценки качества поверхностных
вод.
Практическая значимость. Материалы, полученные в результате исследований на примере Уводьского водохранилища могут быть применены для оценки современной эколого-токсихологической ситуации, сложившейся в конкретном водном объекте (Уводьском водохранилище) и могут быть использованы при разработке прогноза экологической сіпуации в условиях повышенной антропогенной нагрузки других водных объектов Верхневолжского бассейна.
Публикации и апробации работы. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Всероссийской конференции молодых ученых в г. Саратове «Современные проблемы теоретической и экспериментальной химии» - 25 -26 июня 1997 г. (диплом III степени); на 1-ой Региональной межвузовской конференции в г. Иваново «Актуальные проблемы химии, химической технологии и химического образования. Химия -96». 22 -26 апреля 1996 г.; на научно-практическом семинаре в г. Коврове «Экологические проблемы региона в условиях конверсии» 1996г.; на региональном семинаре в г. Иваново. «Экологические проблемы Верхне-Волжского региона. Условия перехода к устойчивому развитию.» 22-23 сентября 1997 г. в рамках I Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы химии и химической технологии (Химия - 97)».
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа содержит 138 страниц, 34 таблицы, 13 рисунков и диаграмм, 2 приложения, использовано 167 литературных источников.