close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Геохимическая характеристика реки се- верная сосьва.

код для вставкиСкачать
вестник Югорского государственного университета
2009 г. Выпуск 3 (14). С. 74–79
УДК 556.3, 556.314
ГЕОХИМИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД
БАССЕЙНА РЕКИ СЕВЕРНАЯ СОСЬВА
Т. И. Романова, А. Н. Спиридонов, С. Ф. Спиридонова
Интенсивное освоение Обского Севера нарушает естественное состояние экосистем
Обь-Иртышского бассейна. В результате различных тепловых, органических, минеральных
загрязнений и других антропогенных нагрузок на окружающую среду происходит существенное изменение эколого-геохимической ситуации не только вокруг крупных технологических комплексов, но и отдаленных территорий. Для более полных экологических исследований необходимо проведение комплексного геохимического опробования компонентов
всех природных сред (воды, почв, донных отложений, растений и др.). При этом на первый
план выходят не только определение уровня накопления и распределения химических элементов в различных объектах окружающей среды, но и их динамика в течение определенного времени.
В 2005 г. коллективом научно-исследовательского института геологии, экологии нефтегазового региона (НИИ ГЭНГР) Югорского государственного университета на территории бассейна р. Сев. Сосьва, в ее нижнем течении, были проведены комплексные экологогеохимические исследования с целью определения экологического состояния природных
сред и уровня техногенного воздействия на них со стороны пром.объекта Кратон-1. Геохимическому опробованию подвергались поверхностные воды (р. Сев. Сосьва и ее притоки), донные отложения, почвы, лишайники и ихтиофауна (рыба), но основное внимание
уделялось поверхностным водам и донным отложениям. Схема опробования представлена
на рисунке 1.
Рис.1. Схема геохимического опробования поверхностных вод
74
Геохимическая характеристика реки Северная Сосьва
Площадь исследований, согласно схеме структурно-формационного районирования [1],
относится к Приполярнозауральской структурно-формационной зоне. Особенностью геологического строения является наличие двух структурных этажей. Нижняя часть разреза сложена метаморфизованными осадочными и магматическими породами верхнего палеозоя,
которые собраны в сжатые складки и разбиты многочисленными разломами. Отложения
чехла представлены преимущественно песчано-глинистыми осадками мезо-кайнозойского
возраста.
Исследуемая территория характеризуется минимальным антропогенным воздействием: мало населена, отсутствуют крупные промышленные предприятия. Основным объектом
гидрогеохимических исследований являются воды р. Сев. Сосьва и ее притоков, область
питания которых находится в предгорье Уральского хребта.
Разнообразие природных условий (расчлененный рельеф, интенсивный водообмен,
относительно низкие среднегодовые температуры воздуха, наличие болот, заболоченных
участков и др.) является основным параметром, который оказывает определяющее влияние
на гидрогеологические особенности исследуемого региона. Водный режим рек неразрывно
связан с водным режимом болотных массивов. Питание водотоков происходит не только за
счет атмосферных осадков, но и за счет накопления зимних и летних осадков в болотных
системах, что, естественно, сказывается на химическом составе вод р. Сев. Сосьва.
Для более объективной оценки качества природных вод гидрогеохимическое опробование проводилось в летнюю межень. В этот период, как принято считать, состав речных
вод наиболее соответствует химическому составу подземных вод. Непосредственно на точке опробования в полевых условиях проводились замеры температуры воды, определялись
параметры рН, удельной электропроводимости в водной среде и содержания растворенного
кислорода.
Химический анализ макро- и микрокомпонентов выполнялся сотрудниками НИИ ГЭНГР
методами ионной хроматографии, инфракрасной спектрометрии и атомно-эмиссионной
спектроскопии. При определении радионуклидов в объектах окружающей среды использовались гамма-спектрометрический метод и пошаговая гамма-съемка.
Поверхностные воды бассейна р. Сев. Сосьва по химическому составу преимущественно гидрокарбонатные кальциевые, кальциево-натриевые, слабощелочные, с общей минерализацией вод до 200 мг/дм3 (табл. 1), что характерно для северо-болотных и северо-таежных
типов ландшафтов провинции многолетней мерзлоты [6]. Концентрации HCO3–, Cl–, SO42–,
Ca2+, Mg2+, Na+, K+ в водах р. Сев. Сосьва невысокие и подвержены несущественным колебаниям (табл. 1).
Концентрации химических элементов в поверхностных водах Ханты-Мансийского автономного округа, по сравнению с водами р. Сев. Сосьва, превышают содержания аналогичных элементов в два раза и больше (SO42–, Cl–, Mg2+, Hg, Zn).
75
Романова Т. И., Спиридонов А. Н., Спиридонова С. Ф.
Таблица 1. Средние содержания химических элементов в природных водах
Компонент
рН
Общая
минерализация,
мг/дм3
Общая жесткость,
мг-экв/дм3
HCO3–, мг/дм3
SO42–, мг/дм3
Cl–, мг/дм3
NO2–, мг/дм3
NO3–, мг/дм3
PO42–, мг/дм3
Ca2+, мг/дм3
Mg2+, мг/дм3
Na+, мг/дм3
K+, мг/дм3
NH4+, мг/дм3
Hg, мкг/дм3
Cd*, мкг/дм3
Zn, мкг/дм3
Sr*, мкг/дм3
Ba*, мкг/дм3
Co*, мкг/дм3
Нефтепродукты,
мг/дм3
Бассейн
р. Сев. Сосьва
Типы ландшафтов
(по Шварцеву С. Л.)
северосеверосреднее
болотные таежные
7,32
6,23
6,82
Р. Обь, ХМАО (2001 г.)
min
max
среднее
min
max
7,55
8,34
8,05
6,08
7,97
62,8
138,6
84,97
104,5 227,0
0,62
1,46
0,85
0,25
3,6
1,4
43,56 93,22
0,24
6,34
0,91
5,06
0
0,036
0,006 0,095
0
0,14
7,65 21,24
2,80
4,77
3,55
7,71
0,38
0,82
0,05
3,16
0,01 0,081
9,37 10,50
1,75 18,66
13,84 118,29
3,24
36,4
22,92 35,60
57,85
3,18
3,19
0,02
0,040
0,05
11,04
3,60
5,48
0,64
0,42
0,04
9,92
7,59
37,53
11,02
25,71
10,8
1,0
0,9
0,001
0,006
0,005
1,6
0,02
1,46
0,27
0,05
0
< 0,10
0
100
39
0,43
161,1
25,6
220,2
0,15
0,129
1,03
40,1
53,52
122,4
2,23
3,83
3,87
0,17
187
400
59
0,5
61,4
6,27
8,19
0,01
0,027
0,161
17,80
6,88
6,7
0,73
0,98
0,158
0,12
31
267
49,7
0,46
< 0,05 0,406
0,182
< 0,05
1,55
0,61
123,4
79,5
209
48,5
1,91
4,13
–
0,18
137
5,26
5,91
0,03
0,38
9,15
4,21
2,98
0,46
1,51
26,0
7,35
12,8
1,22
1,36
12,4
16,5
7,12
0,34
31,8
26,3
10,2
0,24
*бассейн средней Оби (по данным Савичева О. Г., 1999) [7]
Помимо макрокомпонентов в поверхностных водах бассейна р. Сев. Сосьва определялось содержание суммарных нефтепродуктов, которые относятся к числу наиболее опасных веществ, загрязняющих поверхностные воды. Идентифицировать в воде, обогащенной
природным органическим веществом, нефтяные углеводороды крайне сложно. Нефтяные
углеводороды подразумеваются как композит алкенов, аренов, алканов, нафтенов и т. д., но
мы рассматривали и определяли суммарные нефтепродукты, т. к. на участке исследований
нет явных нефтезагрязняющих объектов. Основными источниками поступления нефтепродуктов в воды р. Сев. Сосьва могут быть только суда в летнюю навигацию.
В поверхностных водах исследуемого региона, питание которых происходит преимущественно за счет болотных вод, значения нефтепродуктов колеблются в пределах от
0,05 мг/дм3 до 0,406 мг/дм3 (рис. 2). Это может быть связано как с природными источниками поступления нефтепродуктов в воды (некоторые количества углеводородов поступают
в воду в результате прижизненных выделений растительными и животными организмами,
а также в результате их пожизненного разложения), так и с воздействием на водные экосистемы антропогенных факторов.
76
Геохимическая характеристика реки Северная Сосьва
нефтепродукты, мг/л
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
3-1-3
4-1-3
5-0-2
9-0-3
10-0-3
13-0-3
12-1-3
номер точки опробования
Рис. 2. Содержание нефтепродуктов в водах р. Северная Сосьва
Сотрудниками НИИ ГЭНГР определялся широкий спектр химических элементов в природных водах, измеряемых в мкг/л и относящихся к микрокомпонентам. Однако, содержания многих из них (Pb, Mo, As, Cu, Cr, Ni) находятся ниже предела обнаружения и поэтому
в дальнейшем мы анализировали только те, концентрации которых являются значимыми –
Hg, Cd, V, Co, Zn, Sr, Ba.
Содержания микрокомпонентов менялись в широких пределах: цинк – от 0 до
18,66 мкг/дм3, кадмий – от 9,37 до 10,5 мкг/дм3, кобальт – от 22,9 до 35,6 мкг/дм3, ртути –
от 0,01 до 0,081 мкг/дм3 (при среднем значении 0,04 мкг/дм3). Максимальные значения
встречаются в точке наблюдения 9, которая находится на ручье, вытекающем с объекта
Кратон-1 (рис. 1). Факт повышенных значений ртути в водах р. Сев. Сосьва отмечался и
по данным исследований других лет [2].
Цинк попадает в природные воды в результате протекающих в природе процессов разрушения и растворения горных пород, а также со сточными водами населенных пунктов.
Многие соединения цинка токсичны, в речных водах концентрация цинка колеблется в очень
широких пределах от 0 до 19 мкг/дм3 (табл. 1). По всей площади исследований нет четкой
закономерности распределение цинка: повышенные концентрации, превышающие фоновые, встречаются в водах р. Ляпин, в р. Сев. Сосьва ниже устья ручья Кратон-1 (т. н. 10).
Аналогично поведение в речных водах кадмия и кобальта. Их максимальные содержания наблюдаются в точке 9 (рис. 1), т. е. источником поступления микроэлементов в некоторой мере является объект Кратон-1. Однако, благодаря высокому водообмену в речной
системе и ряду биохимических процессов, протекающих в водной среде происходит значительное уменьшение концентраций данных веществ вниз по течению.
При проведении геохимических исследований водных бассейнов одним из наиболее
информативных объектов исследований являются донные отложения. Аккумулируя химические элементы, поступающие с водосборов в течение длительного промежутка времени,
донные осадки являются индикаторами экологического состояния территории. С этой целью
в каждом водопункте были отобраны пробы донных отложений. Учитывая то, что наиболее
высокой абсорбционной способностью обладают ил и глины, донные отложения, представленные песчаником отбраковывались в силу крайне низкой информативности. Отобранные
пробы донных отложений в лабораторных условиях исследовались на содержание тяжелых
металлов и радионуклидов, результаты представлены в таблице 2.
77
Романова Т. И., Спиридонов А. Н., Спиридонова С. Ф.
Таблица 2. Содержания химических элементов в донных отложениях, мг/кг
Элемент
Cd
Pb
Mo
V
Zn
Cu
Sr
Ba
Cr
Co
Ni
Бассейн р. Сев. Сосьва
min
max среднее
1,11
7,86
4,41
2,07
7,18
4,49
0,02
0,33
0,18
11,64 60,96
36,81
9,54
69,74
37,88
1,82
31,46
11,88
13,97 63,75
35,08
13,69 93,17
55,02
13,00 73,01
38,9
3,3
103,2
17,99
4,29
44,12
19,23
min
20**
0*
50**
9,3**
0
0*
0*
ХМАО
Глины
max среднее мира
0,3
50**
27**
20
2,6
80*
19,4*
130
425** 126,7**
95
361,7** 16,8**
45
84,5
15*
50*
49,2
3,22*
23,6*
580
90
19
68
*Содержания микроэлементов в донных отложениях рек и озер Тюменской области
(Московченко, 1998) [4]
** Содержания химических элементов в донных отложениях бассейна р. Обь (Московченко,
Валеева, 2001) [5]
По сравнению с существующими кларками для глин (табл. 2) донные осадки бассейна
р. Сев. Сосьва существенно обеднены микроэлементами (Pb, Cu, Zn, Cr, V, Ni, Mo), исключение составляют Cd и Co.
Содержания химических элементов в донных отложениях р. Сев. Сосьва сопоставимы
с данными по Тюменской области. Распределение микрокомпонентов в донных осадках по
всему течению реки неравномерно. Однако, можно заметить общую тенденцию к уменьшению их концентраций: чем дальше от истоков, тем меньше содержание микрокомпонентов
в донных отложениях. Это может быть связано и со спецификой миграции определяемых
элементов, и с процессами вторичного минералоообразования на определенных этапах взаимодействия системы «вода – порода».
При проведении эколого-геохимических исследований на территории бассейна р. Сев.
Сосьва одной из обязательных задач стояла оценка радиоэкологического состояния вод и
донных отложений. Анализ проб донных отложений и воды не выявил превышений ПДК по
содержанию естественных и техногенных радионуклидов за исключением одной точки [3].
На реке Куртие (правый приток реки Северная Сосьва) обнаружено повышенное содержание Cs-137 (6 Бк/кг), Ra-226 (130 Бк/кг). Это можно объяснить тем, что в данном месте
геологический разлом и, по проникающим зонам земной коры, произошел выход на поверхность радионуклидов, в том числе и захваченного водным пластом в месте подземного
ядерного взрыва техногенного Cs-137. При проведении дальнейшего анализа можно будет
уточнить происхождение данного выброса (возможно, это был разовый выход на поверхность радионуклидов, связанный с движением земных пластов).
Основная роль в формировании экологических особенностей площади исследований
принадлежит природным водам как весьма динамичной среде, в которой активно мигрирует
большое число различных соединений и элементов. В зависимости от ряда ведущих показателей (рН, Eh, общей минерализации и ее составляющих и др.) находится жизнедеятельность микрофлоры и накапливаются (или рассеиваются) биологически активные соединения, определяющие специфику экологического состояния природных вод. Немаловажным
78
Геохимическая характеристика реки Северная Сосьва
фактором здесь является и интенсивность водообмена, которая оказывает контролирующее
воздействие на ход вторичного минералоообразования и поведение микрокомпонентов.
Анализируя содержания компонентов в поверхностных водах бассейна р. Сев. Сосьва, можно предположить, что химический состав вод складывается из солей, приносимых атмосферными осадками, солей (преимущественно анионов) гидрогенно-биогенной природы и
солей (преимущественно катионов), выщелачиваемых из вмещающих пород примерно в
равных пропорциях.
В формировании химического состава вод не последнюю роль играют особенности
района исследований: область питания (истоки) р. Сев. Сосьва находится в предгорьях
Уральского хребта, а место впадения р. Сев. Сосьва относится к другому типу ландшафта,
где большое распространение имеют болотные воды.
Исследования показали, что в пределах бассейна р. Сев. Сосьва отсутствует региональное
техногенное загрязнение природных вод. Повышенные содержания отдельных химических
элементов (Zn, Cd, Co) определяются природными факторами. Несмотря на благополучную в
целом картину, проведение более детальных локальных исследований позволили бы уточнить
причину аномально высоких значений радиоактивности на отдельных территориях.
Литература
1. Государственная геологическая карта Российской Федерации / отв. ред. О. А. Кондиайн. – 1: 1000000 (новая серия). – СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 1995. – 240 с. Лист Р-40, 41
– Североуральск. Объяснительная записка.
2. Гидрогеохимические исследования основных водотоков ХМАО. – Ханты-Мансийск,
2001. – 90 с.
3. Давыдова Н. Н. Комплексное радиоэкологическое исследование бассейна реки Северная Сосьва / Н. Н. Давыдова, С. Ф. Спиридонова // VI Конференция молодых специалистов организаций, осуществляющих виды деятельности, связанной с пользованием участками недр на территории Ханты-Мансийского автономного округа – Югры :
сб. материалов конференции. – Уфа : ООО «Монография», 2006. – С. 605–608.
4. Московченко Д. В. Нефтегазодобыча и окружающая среда: эколого-геохимический
анализ Тюменской области. – Новосибирск: Наука, 1998. – 112 с.
5. Московченко Д. В. Исследование состава донных отложений рек бассейна нижней Оби
(в пределах Ханты-Мансийского автономного округа) / Д. В. Московченко, Э. И. Валеева // Вестник экологии, лесоведения и ландшафтоведения. – Тюмень : Изд-во ИПОС СО
РАН, 2001. – Вып. 2. – С. 138–142.
6. Шварцев С. Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. – М.: Недра, 1998. – 366 с.
7. Шварцев С. Л. Базовые пункты гидрогеохимических наблюдений – новая методологическая основа для решения вводно-экологических проблем (на примере бассейна верхней и средней Оби) / С. Л. Шварцев, О. Г. Савичев // Обской вестник. – 1999. – № 3–4.
– С. 27–32.
79
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
9
Размер файла
410 Кб
Теги
реки, геохимический, характеристика, верная, сосьва
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа