Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ. Работа посвящена одному из слабо изученных явлений современной гидрологии и гидроэкологии - влиянию атмосферных осадков на загрязненность речных вод сульфатами и выявлению доли атмосферной составляющей в выносе сульфатов с речным стоком.
С 50-х годов нашего столетия наблюдается тенденция роста промышленности и энергетики, производства цветных и черных металлов, увеличение потребления ресурсов (особенно угля). Выбросы двуокиси, серы на современном этапе по сравнению с уровнем 50-х годов в нашей стране возросли в три раза, что приводит к сильному загрязнению атмосферы и поверхностных вод техногенной серой. Техногенная сера в виде сульфатов, поступая рассредоточенным образом с речных водосборов в русло, выносится в океан. По оценкам ряда авторов (Meybeck, 1979: Иванов и др., 1983: Волков, 1984;), в настоящее время в мировой океан ежегодно выносится реками около 600 млн. тонн сульфатов, примерно половина этого количества - сульфаты антропогенного происхождения.
В настоящее время качество природных вод на большинстве водосборов формируется под воздействием как природных, так и антропогенных факторов. Промышленные, бытовые, сельскохозяйственные и другие сточные воды, сбрасываемые в водные объекты, вносят большие изменения в их режим, ухудшая качество воды.
В последние годы появился еще один источник загрязнения речных вод - атмосферные осадки. Этот источник поступления загрязняющих веществ в реки не контролируется и учесть его довольно трудно. Однако оценка его влияния необходима при анализе, прогнозе и регули-ровании качества речных вод. В связи с этим оценка влияния атмосферных осадков на химический состав речных вод является актуальной и имеет важное народнохозайственное значение.
В данной работе эта задача решалась на примере сульфатов с
- г -
учетом того, что они являются консервативной примесью и формируются под воздействием как природных, так и антропогенных факторов, в том числе за счет загрязнения атмосферы соединениями серы.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ была крупномасштабная оценка роли атмосферных осадков в загрязнении речных вод сульфатами. В связи с этим были поставлены и решались следующие задачи:
анализ содержания сульфатов в атмосферных осадках и их сезонные вариации;
определение нагрузки выпадений сульфатов из атмосферы на речные водосборы;
проведение анализа содержания сульфатов в речных водах;
расчет выноса сульфатов в океан с речным стоком:
исследование тенденций в изменении содержания сульфатов в речных водах за многолетний период;
дценка роли атмосферных осадков в загрязнении речного стока отдельных водосборов, гидрографических районов, территории страны в целом;
выявление влияния роста сульфатов атмосферного происхождения на закисление речных вод;
В данной работе исследовалась территория бывшего СССР в границах 1990 года.
В качестве методов исследования были использованы графо-анали-тические построения, статистические методы, балансовые расчеты.
Исходной информацией в работе послужили статистические данные режимных наблюдений за количеством атмосферных осадков, содержанием в них сульфатов и их кислотностью, по расходу речной воды и содержанию в ней сульфатов и ее кислотности, карты загрязнения снежного покрова бывшего СССР, а также карты средних многолетных осад-
- з -ков за холодные и теплые сезоны.
Статистическая обработка информации проводилась с помощью ЭВМ. Массив статистически обработанных данных содержал около 30 тысяч показателей по расходам рек, количествам атмосферных осадков, концентрациям сульфатов и рН в речных водах и атмосферных осадках, минерализации и содержании основных ионов в речных водах.
НОВИЗНА исследования заключается в том. что впервые получены оценки вклада загрязненных сульфатами атмосферных осадков в формирование содержания сульфатов в речных водах по крупным речным бассейнам, гидрографическим районам и территории страны в целом. Рассчитан вынос сульфатов с речным стоком в океан и проведено его сопоставление с "доантропогенным" периодом.
Важным новым результатом работы является вывод о том, что загрязнение поверхности водосборов сульфатами, поступающими из атмосферы, не привело к значительному закисленню речных вод, несмотря на рост их содержания. Реакция речных вод (по рН) на современном этапе близка к нейтральной. Этот вывод вносит существенный вклад в понимание закономерностей гидроэкологических проблем. В нашей стране, по сравнению со многими развитыми странами мира, вопросы закислення речных вод еще не стоят достаточно остро, но вероятно возникнут в будущем.
НА.ЗАЩИТУ выносятся следующие положения:
вклад атмосферных осадков в загрязнение речных вод сульфатами изменяется по гидрографическим районам и крупным речным бассейнам от 5 до ЗЗХ:
вынос сульфатов с речным стоком в целом по стране по сравнению с 50-ыми годами удвоился,. в этом суммарном выносе в настоящее время антропогенная составляющая оценивается в 50%, примерно половина этой величины приходится на долю атмосферной составляющей;
- 4 -- увеличение содержения сульфатов в речных водах в связи с атмосферным загрязнением не привело к их закисленню. Реакция речных вод в настоящее время близка к нейтральной.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ. Практическая актуальность и значимость работы видится в доказательствах необходимости учета этого источника загрязнения речных вод при оценках качественного состояния водоемов и рассмотрении перспектив их функционирования и использования.
Полученные в работе количественные характеристики нагрузок выпадений сульфатов, их вынос с речным стоком по основным речным бассейнам и гидрографическим районам и другие показатели, могут быть использованы при оценках гидроэкологических ситуаций на всей территории бывшего СССР и России.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные материалы и результаты диссертации докладывались на конференции молодых ученых Института прикладной геофизики (Москва 1991,1992); заседании Гидрологической комиссии Московского филиала географического общества России (Москва 1991,1993): Международном симпозиуме "Проблемы экоинформатики" (Звенигород, 14-18 декабря 1992); итоговой научной сессии Института прикладной геофизики (Москва 1992); секции Ученого Совета Института прикладной геофизики (Москва 1993).
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ.
СТРУКТУРА И ОБЪЕМ ДИССЕРТАЦИИ. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений; содержит машинописных страниц основного текста, ОТ таблиц. $ рисунков и список литературы, включающий 'тО наименований. из них 63 иностранных. Приложения на страницах.