Бесплатный автореферат и диссертация по географии на тему

Формирование стока тяжелых металлов в лесостепнойзоне Украины (на примере бассейна р. Рось)

ВАК РФ 11.00.07, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Формирование стока тяжелых металлов в лесостепнойзоне Украины (на примере бассейна р. Рось)"

КИЇВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМЕНІ ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

г? ОД

Гребень Василь Васильович

УДК 556.531.4

ФОРМУВАННЯ СТОКУ ВАЖКИХ іМЕТАЛІВ У ЛІСОСТЕПОВІЙ ЗОНІ УКРАЇНИ (НА ПРИКЛАДІ БАСЕЙНУ Р.РОСЬ)

11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук

Київ - 1998

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі гідрології і гідрохімії Київського університету імені Тараса Шевченка

Науковий керівник: доктор географічних наук. проф.

' ПЕЛЕШЕНКО В.І. '

Київський університет

імені Тараса Шевченка,

професор кафедри гідрології і гідрохімії

Офіційні опоненти: доктор географічних наук, с.н.с.

ТІМЧЕНКО В.М.

Інститут гідробіології НАН України,

■ зав.відділом гідрології та управління водними . екосистемами:

кандидат географічних наук, с.н.с.

ОСАДЧА Н.М.

Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут,

’ с.н.с. відділу гідрохімії.

Провідна організація: Український науково-дослідний інститут . водогосподарсько-екологічних проблем.

м.Київ

Захист відбудеться “ 7 " травня 1998 р. о 14ЦІ1 год на засіданні спеціалізованої Вченої ради Д 01.01.02 при географічному факультеті Київського університету імені Тараса Шевченка за адресою: 252022, Київ-22, вул.Васильківська. 90.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Київського університету імені Тараса Шевченка за адресою: Київ - 33. вул.Воло-

димирська, 64.

Автореферат розісланий “ -гЗ ” квітня 1998 р. .

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради доктор географічних наук

В.К.Хільчевський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність тем». Одним з наслідків розвитку промисловості і сільського господарства є зростання масштабів глобального розсіювання і збільшення навантаження на об'єкти біосфери різноманітних хімічних елементів, в тому числі і важких металі». До важких металів умовно відносять хімічні елементи з атомною масою більше п'ятдесяти, що мають властивості металів. Важкі метали іВМ) відіграють особливу роль у біосфері. Знаходячись переважно в розсіяному стані, вони здатні утворювати локальні акумуляції, де їх концентрації в сотні і тисячі разів перевищують клеркові рівні. Не входячи до складу органічних сполук, з яких складаються тканини живих організмів, метали є необхідною частиною біокаталізаторів і регуляторів важливих фізіологічних процесів. Зрештою, являючись одним з головних природних ресурсів, обов'язковою умовою підтримання і розвитку сучасної цивілізації, метали утворюють групу найбільш небезпечних забруднювачів навколишнього середовища. З'ясування закономірностей міграції важких металів у біосфері необхідне для оцінки існуючого становища та прогнозів на майбутнє. Водний цикл є головним у міграції важких металів на річкових водозборах. Вони надходять на поверхню басейну разом з атмосферними опадами. Внаслідок площинного змиву і лінійного розмиву потрапляють у річкову мережу. З річковими потоками пов'язане переміщення важких металів у розчиненому і завислому станах. Масштаби перенесення в цих формах та їх взаємонереходи визначаються складом та властивостями речовин, що транспортуються, гідравлікою потоку, геологічною будовою і розвитком території, геоморфологією, кліматом, характером розповсюдження рослинного та грунтового покриву та іншими факторами.

На міграцію металів обмежуючий вплив мають ставки та водосховища. через які протікають річки. Вони є геохімічними бар’єрами, а також факторами зміни форм річкової міграції елементів. Менша частина металів проходить транзитом по річковій мережі та виноситься в моря і океани.

Всі фактори міграції важких металів у річкових басейнах умовно поділяються на дві групи: внутрішні, пов'язані з будовою та властивостями атомів елементів, та зовнішні, що характеризують термодинамічні умови міграції.

Міграції важких металів у природних водах за останні 20-30 років присвячено багато робіт, в яких відображені численні і різнонаправлені дослідження розподілу металів у різних компонентах оточуючого середовища, ролі природних та антропогенних факторів в цих процесах. Але в більшості робіт гідрохімічного напрямку досліджуються, переважно, внутрішні фактори міграції елементів. Недостатнє врахування ландшафтних факторів, відсутність зв'язку між спостереженнями на малих водозборах, з одного боку, та середніх і великих річках - з іншого, не дозволяє кількісно оцінити процеси міграції

в конкретних басейнах, а також дослідити фактори, що найбільш впливають на формування стоку важких металів на водозборах.

Мета і задачі дослідження. Мета роботи - оцінка умов формування стоку важких металів у лісостеповій зоні України (на прикладі басейну р.Рось). Сформульована мета реалізується в дисертації шляхом вирішення таких задач:

- обгрунтування теоретичних засад комплексної оцінки міграції важких металів у. басейнах річок та аналіз і подальший розвиток методики дослідження процесу міграції:

- дослідження природних та антропогенних факторів, що визначають міграцію важких металів у басейні Росі, вивчення впливу цих факторів на формування стоку важких металів;

, - розробка методики та'розрахунку балансів важких металів у межах басейну Росі;

- оцінка існуючих принципів та підходів до районування в гідрології і гідрохімії, розробка методичних основ районування басейну р.Рось;

- проведення районування басейну за умовами формування

стоку важких металів, з визначенням головних факторів, що впливають на формування стоку важких металів. " 1

Наукова новизна одержаних результатів. У методичному аспекті - на основі сформульованих у роботі концептуальних положень розроблена нова методика складання балансів важких металів у річкових басейнах згідно теорії парадинамічних комплексів: запропоновані методичні основи районування басейну за умовами формування стоку важких металів. У регіональному аспекті - вперше комплексно проаналізовані природні та антропогенні фактори, що визначають стік важких металів у басейні Росі; досліджений вміст важких металів у різних компонентах природного середовища в межах басейну: вивчені особливості просторово-часової динаміки важких металів у схилово-му та річковому стоці басейну та їх вмісту в різних за складом донних відкладах річок та водосховищ; вперше розрахований баланс важких металів басейну Росі з незалежним визначенням окремих ііого складо-вих;оцінені тенденції накопичення важких металів у компонентах природного середовища окремих районів басейну: проведене районування басейну за умовами формування стоку важких металів га на основі кореляційного аналізу визначені головні природні та антропогенні фактори. що впливають на формування стоку ВМ.

Практичне значення одержаних результатів. Можливе вико-

■ ристання одержаних результатів у науково-дослідних і проектних установах при плануванні і розробці водоохоронних заходів у лісостеповій зоні; при проведенні оцінки значення різних факторів у формування стоку ВМ, при створенні мережі пунктів моніторингу стану водних екосистем за ступенем їх забруднення важкими металами.

Основні результати роботи ввійшли розділами в "Схему комплексного використання водних ресурсів (СКВВР) р.Росі”, 1995; та у

з

•звіти проблемної науково-дослідної лабораторії гідроекології га гідрохімії Київського університету з двох НДР: •"Дослідити умови відновлення якості води та ефективного функціонування малих річок у басейні Дніпра (в межах України)”. 1994: та ''Дослідити сучасніш стан руслових процесів та характеристики стоку наносів р.Рось". 1996.

Методичні положення, розроблені при виконанні дисертаційної роботи, впроваджено в навчальний процес на кафедрі гідрології і гідрохімії в спецкурсі "Гідроекологія”.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідалися на:

- Всесоюзній конференції молодих вчених “Актуальні питання водної екології” (Київ, 1990);

- XI конференції молодих географів Сибіру та Далекого Сходу '“Регіональні еколого-географічні проблеми” (Іркутськ. 1990);

- Всесоюзній конференції “Екологічні проблеми раціонального використання і охорони водних ресурсів Північного Заходу Європейської частини Російської федерації" (Вологда. 1990);

- науковій конференції “Регіональні екологічні проблеми і шляхи їх вирішення” (Черкаси. 1990);

- II Всесоюзній нараді "Геохімія техногенезу” (Мінськ. 1991):

- XXIX Міжнародній конференції по вивченню Дунаю (Київ.

1991):

- міжвузівський конференції молодих вчених "Людина. Природа. Суспільство. Актуальні проблеми " (Санкт-Петербург. 1992):

- міжрегіональнії! науковій конференції "Проблеми екологічної оптимізації землекористування і водогосподарського будівництва в басейні р.Дніпро” (Київ. 1992);

- VII з’їзді Українського географічного товариства (Київ.

1995); -

- професорсько-викладацьких конференціях Київського університету (Київ. 1991-1996).

Публікації. По темі дисертації опубліковано 10 наукових

робіт.

Об'єм і структура робот». Дисертація викладена на 213 сторінках і складається із вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаних джерел і додатків. Список використаних джерел має 220 найменувань, текст дисертації - 35 малюнків та 68 таблиць.

В основу дисертації покладені матеріали експедиційних та стаціонарних досліджень ПНДЛ гідроекології та гідрохімії географічного факультету в басейні р.Рось (1985-1994 рр.). дані Держ-комгідромету України. Державного комітету по водному господарству, інституту Укрводпроект.

Особистий внесок здобувача. Участь автора полягає в беспо-середньому виконанні комплексу польових робіт (відбір та аналіз проб води, донних відкладів та грунтів), обробці та узагальненні отриманих результатів, у розробці власних методик розрахунку і складання ба-

лансу важких металів у річковому басейні та в розробці методики і проведенні районування басейну за умовами формування стоку важких металів. ■ ■

ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обгрунтована актуальність роботи, шпначені мста, завдання, об'єкт дослідження, вказана наукова новизна і практичне ' значення роботи.

У першому розділі дисертації на основі аналізу літературних джерел доводиться необхідність кількісної оцінки процесів міграції в межах окремих басейнів з урахуванням природі,іих та антропогенних факторів, що впливають на цей процес. Найбільш ефективним при цьому є поєднання географо-гідрологічного. ландшафтно-геохімічного та статистичного методів дослідження. Для кількісної оцінки міграції важких металів у річковому басейні та визначення напрямку міграції рекомендовано метод балансів. Метод балансів широко використовується в практиці гідролого-гідрохімічних досліджень, при цьому в основі гідрохімічного лежить водний баланс. Виділення окремих складових балансу передбачає певну методичну спрямованість досліджень, що складає суть комплексної диференціації балансу. При цьому провідне значення мають генетичні методи вивчення. Головними передумовами диференціації с: генетична неодноріднії: п> традиційних компонентів водного балансу: практична доцільність: наявність відповідних даних, а також методів досліджень, що дає можливість порівняно простого кількісного визначення компонентів, шо виділяються. Обгрунтована необхідність районування басейну Росі з виділенням об'єктивно існуючих однорідних (за умовами формування стоку важких металів) районів. Виділення цих районів проводилося з урахуванням пріоритетних природних та антропогенних факторів, що впливають на міграцію важких металів.

Другий розділ присвячено аналізу впливу природних і антропогенних факторів на формування стоку важких металів у басейні Росі. Показано, що комплекс фізико-географічних та кліматичних факторів, характерних для басейну Росі (горбисто-хвилястий характер поверхні басейну, значне розчленування рельєфу, інтенсивний розвиток процесу ерозії, переважання легкорозмивних осадових порід, нерівномірний розподіл опадів протягом року, зливовий їх характер влітку, часті відлиги та схід снігового покриву взимку) сприяють процесу міграції важких металів. Цьому сприяють також і деякі гідрологічні фактори, особливо значна нерівномірність внутрірічного розподілу рідкого та твердого стоку, головним чином у багатоводні роки. Для аналізу циклічної структури багаторічних коливань стоку річок басейну використано різницеві інтегральні криві. Доведено, що за характером коливань стоку басейн р.Рось в цілому займає проміжне положення між басейнами Верхнього Дніпра та Південного Бугу.

Аналогічний характер коливань стоку типовий для інших річок-приток Дніпра, басеини яких знаходяться а межах лісостепової чині (Псел. Сула. Ворскла). Аналіз багаторічних коливань стоку наносів річок басейну дозволяє зробити висновок про ііого зменшення, що обумовлене збільшенням зарегульованоаі стоку, проведенням лісомеліоративних га агромеліоративних :аходів у басейні.

Проаналізовано антропогенні фактори міграції важких металів у басейні. Сприяють процесу міграції важких металів такі з них: розораність басейну (56"п, а з урахуванням площі городів та присадибних ділянок - 69%), а також скиди стічних промислових га комунально-побутових вод. Зменшенню пронесу міграції важких металів у басейні та їх акумуляції сприяє значна зарегульованість стоку річок басейну.

Проаналізовано роль атмосферних опадів у надходженні важких металів на територію басейну. За зменшенням вмісту в атмосферних опадах важкі метали розміщуються в такій послідовності: Ре —> І.п -> Мп —> Си —> РЬ —> Мі -> Со —> Ссі.

Аналіз вмісту металів у грунтах басейну показав, що отримані дані є середніми для грунтів лісостепової зони України. Відмічено збіднілість металами елювіально-гумусового горизонту грунтів (шар 0

- 20 см) на польових ділянках, що пояснюється, по-перше, виносом металів у розташовані нижче шари грунту внаслідок лесіважу: по-друге, втратою металів внаслідок площинного змиву; по-гретє. виносом металів і цього горизонту сільськогосподарськими культурами. Для залісених ділянок характерний підвищений вміст металів у лісовій підстилці (шар 0 - 5 см). збідненість ними елювіального горизонту (5 -20 см) і підвищений вміст в ілювіальному (20 - 40 см).

Дослідження ролі схилового та річкового стоку в міграції важких металів показують, що головним чинником, який визначає процент завислої форми міграції, є модуль стоку наносів: чим він вищий. тим більший процент має зависла форма міграції. Для аналізу багаторічних коливань вмісту розчинених форм деяких металів було побудовано інтегральні (кумулятивні) криві. Аналіз їх дозволяє чітко простежити антропогенний вплив на надходження та вміст цих металів у воді. На відміну від інших річок, де. як правило, до початку 90-х років відбувалося зростання концентрацій, у воді р.Рось. після введення в дію очисних споруд у м.Біла Церква (1980 р.). середньорічні концентрації важких металів значно зменшилися і залишаються стабільними.

Аналіз сезонних коливань вмісту розчинених форм деяких важких металів показує наявність чіткого зв'язку концентрацій металів з режимом витрат та розподілом мутності. Дослідження просторового розподілу вмісту розчинених форм по течії р.Рось показують тісну залежність їх вмісту від зарегульованості стоку та від ступеню зв'язку між поверхневими і підземними водами. За даними досліджень валового вмісту важких металів у донних відкладах р.Рось найвищі

концентрації спостерігаються, як правило, нижче населених пунктів, а також у верхніх б'єфах ГЕС. З метою оцінки впливу водосховищ па міграцію важких металів у р.Рось детально досліджено три з 'них: Дибінське, Стеблівське та Корсунь-Шевченківське. Для них було розраховано коефіцієнт гмкості та процент наносів різних фракцій, що затримуються у водосховищах. Простежується пряма залежність між акумуляційною спроможністю водосховища та вмістом металів \ донних відкладах. Для металів, вміст яких визначається переважно природними факторами (Яе. Мп, Хп. Си, Со. Сё), концентрації в донних відкладах зростають у напрямку до греблі, що пояснюється збільшенням вмісту мулових та глинистих фракцій, які .мають більший вміст металів. Для тих металів, що надходять переважно за рахунок господарської діяльності (1\1ї, РЬ, Сг), більші концентрацій спостерігаються в донних відкладах верхньої та середньої частин водосховищ, де в перехідній зоні річка-водосховище виникає геохімічний бар'єр і створюються умови для осадження цих металів. Така закономірність є характерною для невеликих водосховищ, що не мають бокового притоку техногенних елементів. Це підтверджує аналіз вертикального розподілу важких металів у колонках донних відкладів, відібраних на Стеблівському водосховищі. Вплив населених пунктів басейну на вміст металів у донних відкладах простежується досить чітко. Порівняння отриманих даних з середнім вмістом металів у донних відкладах річок світу показує наявність забруднення в деяких створах 2.П та РЬ.

У третьому розділі дисертації запропоновано методику складання та розраховано баланс важких металів у басейні р.Рось на основі теорії парагенетичних комплексів (ПДК). Структура ПДК складається із двох основних взаємопов'язаних частин - акумулятивної області та області живлення (виносу). Загальний баланс певного важкого металу в басейні представлено на рис.І. Фактично він складається з трьох частин, генетично пов'язаних між собою: ,

1. Баланс елемента в межах області виносу (вододільні простори і схили):

Оп + Сг-Сс = Д\У, . (Г)

де Оп - кількість елемента, що надійшла на поверхню, басейну з атмосферними опадами;

Сг - кількість елемента, що надходить за рахунок сільськогосподарської діяльності; .

Сс - кількість елемента, винесена з рідким та твердим схило-вим стоком у гідрографічну мережу;

Д\У, - накопичення (винос) елемента в межах області виносу.

Рис. 1. Схема балансів важких металів у річковому басейні

2. Баланс елемента в межах гідрографічної мережі басейну:

Сс + Св-Рс = Д\У2 . (2)

де Св - кількість елемента, іцо надходить до гідрографічної ме-

режі з стічними промисловими і комунально-побутовими водами:

Рс - кількість елемента, винесена за межі басеііну ч рідким та твердим річковим стоком;

Д\У2 - накопичення (винос) елемента в гідрографічній мережі басейну.

3. Баланс накопичення (виносу) елемента в басейнівцілому:

Оп + Сг + Св - Рс =Д\Уз, . (3)

де ДХУз - зміна кількості елемента в межах басейну.

Всі складові балансу розраховуються незалежно одна від одної.

Виділення перших двох балансів пов'язано із структурою міграційних процесів, що перерозподіляють речорини в річкових басейнах. Баланс Д\У| в цілому за рік є позитивним для всіх металів, за вийнятком Мп, шо пояснюється інтенсивним виносом нього металу з твердим схиловим стоком під час весняного водопілля та літніх дощових паводків. Баланс ДУ/2 в цілому за рік також е додатнім для всіх металів. що свідчить про акумуляцію їх у гідрографічній мережі басейну. Розрахунком балансу встановлено, що частка антропогенної складової у надходженні важких металів на територію басейну складає від 1,2% &п) до 15,2% (Иі). У межах басейну відбувається винесення металів з привододільних та схилових ділянок у гідрографічну мережу, де вони переважно накопичуються, а менша частина проходить транзитом за межі басейну.

Четвертий розділ присвячено районуванню території басейну р.Рось за умовами формування стоку важких металів. При районуванні застосовано комплексний підхід, що об’єднує басейновий (гідрографічний) та зональний (географічний) принципи. Виділення районів проводилося з урахуванням основних природних та антропогенних факторів (табл.1), що обумовлюють міграцію важких металів. Проведене районування басейну за умовами формування стоку кожного з розглянутих металів з використанням ландшафтної карти басейну та на основі карти його фізико-географічного районування. Зроблено сукупну оцінку території басейну (в балах) за умовами формування стоку важких металів в цілому. Після визначення суми балів для кожної з приток Росі, було проведене районування території всього басейну за кількістю балів (рис.2). Всього виділено сім районів. Найбільшими модулями стоку металів . характеризуються південно-

східна та південно-західна частини басейну Росі (що мають найбільші похили поверхні та значне розчленування рельєфу), а найменшими -північна і північно-західна (в межах Київського плато) та східна (в межах надзаплавної тераси Дніпра) частин басейну.

Таблиця І

Фактори, які використані для районування

Фактор Умовна позначка Розмірність

Природні

Середній похил річки м/км

Середній похил водозбору іі м/км

Середня висота водозбору Не м абс. БС

Лісистість водозбору Кі. (►/ 0

Густота річкової мережі басейну О, км/км2

Густота розчленування рельєфу Оз км/км2

Еродованість водозбору Ек 1 0

Заболоченість водозбору Кв 0/о

Середньобагаторічний модуль стоку М$ л/с • км2

Середньобагаторічна мутність води Р мг/л

Середній вміст металу в верхньому (0 - 10 см) шарі грунтів басейну* МеР мг/кг

Антропогенні

Розораність басейну Кк . '(1

Площа зрошуваних земель Р* тис. га

Площа осушених земель Ио тис. га

Урбанізованість . Шв %

Коефіцієнт зарегулювання стоку Кгді* б.р.

Внесення лрганічних добрив Оі кг/га

Внесення мінеральних добрив 02 кг/га

Внесення отрутохімікатів Отії кг/га

Об'єм скидів стічних вод тис.м3/рік

*- для Мп, 2п. Си, №

Результати кореляційного аналізу свідчать про те, що на формування стоку важких металів у басейні Росі впливають переважно природні фактори, в першу чергу ті, що визначають твердий стік: середній похил річки та водозбору, густота розчленування рельєфу та еродо-ваність водозбору. Про це свідчать також тісні зв'язки модулів стоку металів з мутністю води (табл.2). Кореляційні залежності між модулями стоку важких металів та антропогенними факторами дуже низькі (г не перевищує 0,4). Це свідчить, перш за все, про відсутність значного антропогенного внеску в загальну міграцію важких металів у басейні Росі.

Рис. 2 Районування басейну р.Рось за умовами формування стоку важких металів, бали:

Е5£3>2°; ІПТТТТП іб-го; ЇУШ ю-і5; (==1 <ю '

Таблиця 2

Кореляційні залежності між модулями стоку важких металів та природними факторами, що Ного визначають

Фактори Метали

Ре VI п 7л Си РЬ N1

•її 0.82 0.69 0.77 0.80 0.77 0.64

і 2 0.75 0.70 0.68 0.76 0.75 0.66

Ня - , - - - - -

Кі. - - - . - - -

Сі - - - - - -

в: 0,71 0.58 0,63 0.67 0.66 0.55

Ек 0,75 0.77 0,74 0.77 0.85 0.82

Кв - - - ' - •- -

Мя - - • - - ' - - • - -

Р 0.75 0.66 0,69 0.76 0.69 0.55

Використовуючи коефіцієнти кореляції, для кожного металу було складене рівняння регресії між ним та основними факторами, що визначають його модуль стоку. Вид рівняння регресії підбирався за допомогою ПЕОМ, використовуючи пакет програм ЗТАТОЯАР за найбільшим коефіцієнтом кореляції. Похибка парного коефіцієнта кореляції між факторами, для яких складені рівняння регресії, становить 4-19% і знаходиться в межах точності розрахунків. Нижче приведено, як приклади, деякі рівняння регресії для кожного з металів, що розглядалися:

Ре: Ре= 135.8 +24,6-іі (4)

Ре = 138.3 + 2.38- )г (5)

Ре = 152.5 + 2.15 • Еі* (6)

Ре= 121.3+ 0,4-р (7)

Мп: Мп-0.87 + 0.04 ■ Ек (8)

Мп = 0.74 + 0,04 • .І2 (9)

7п: 7п = 1,30 + 0.22- (10)

7п = 1,43 +0,02- Ек (11)

7п = 1,19 + 0,0035 р (12)

Си: Си, = 0,43 +0,24-.1, (13)

Си = 0,43 + 0,02 • іг (14)

Си - 0,56 + 0,02 • Ек (15)

Си = 0,27 + 0,0004 • р (16)

РЬ:

РЬ = 0,38 + 0,22 • І,

(17)

РЬ = 0.37 + 0.02 ■ .її РЬ = 0.43 + 0.02 • Ек

(IX) (19)

N1:

Мі = 0.49 + 0.02-і: \'і = 0.49 -0.02 ■ Ек

ВИСНОВКИ

Проведені дослідження (формування стоку важких металів у басейні р.Рось дозволяють зробити наступні висновки:

- проблемам міграції важких металів у різних об'єктах природного середовища присвячена велика кількість робіт, але роботи, де були б кількісно оцінені процеси міграції в межах окремих басейнів з урахуванням всіх ландшафтних факторів, особливо з елементами прогнозу накопичення важких металів, відсутні;

- подвійне положення гідрохімії між геохімією, з одного боку, та . гідрологією - з іншого, дозволяє -застосовувати методи досліджень

обох наук для вивчення міграції важких металів у річкових басейнах. Найбільш ефективними при цьому с географо-гідрологічнии. ландшафтно-геохімічний. водного балансу та ймовірностно-статнстичннй методи;

- комплекс фізико-географічних та кліматичних факторів, характерних для басейну Росі (горбисто-хвилястий характер поверхні, значне розчленування рельєфу, переважання легкорозмивних порід, інтенсивний розвиток процесу ерозії, нерівномірний розподіл опадів протягом року, зливовий їх характер влітку, часті відлиги та схід снігового покриву взимку) сприяють процесам міграції важких металів. Цьому також сприяють і деякі гідрологічні фактори, особливо значна нерівномірність внутрірічного розподілу рідкого та твердого стоку, головним чином у багатоводні роки:

- серед антропогенних факторів, що сприяють процесу міграції важких металів, необхідно відзначити розораність басейну (56 %. а з урахуванням плоші городів та присадибних ділянок 69 %). а також скиди стічних промислових та комунально-побутових вод. Зменшенню процесу міграції важких металів у басейні та їх акумуляції сприяє значна зарегульованість стоку:

- з атмосферними опадами на 1 км2 площі басейну щорічно надходить, в середньому: 7п - 38,2 кг, Мп - 13,2, Си - 11.1, РЬ - 4,5, N1 - 3.5 кг. (При цьому вміст водорозчинних форм (у процентах від валового) складає: Мі - 19,8%, РЬ - 26,9, Си - 31,2, Мп - 42,9, 7п - 54.4 %;

-дослідження вмісту металів у грунтах басейну Росі показує, що за середніми значеннями він є типовим для грунтів лісостепової зони України. Відмічається збіднілість металами елювіального горизонту та

ІЗ

підвишенніі їх вміст в ілювіальному. Для залїсених водозборів характерним є підвищенні! вміст металів у лісовій підстилці. 'За абсолютними показниками вміст важких металів у грунтах басейну в 5 - 10 разів нижче ГДК:

- вивчення форм міграції важких металів у річкових полах ба-

сейну показує, що частка завислої форми міграції, з середньому за рік. складає ііі.і

31.5 % {Хп) до 71.4 "і, (Ре), сягаючи під час весняного водопілля 90 - У? " Головним чинником, що визначає процент завислої форми міграції, є модуль стоку наносів:

- у внутрірічному розподілі вмісту розчинених форм металів найвищі концентрації Си, N1, Ссі припадають на період весняного водопілля. найменші - на меженні періоди. Для Ие та Мп характерним є значний вплив на міграцію внутрішньоводоймннх процесів:

- відмічено прямий зв'язок коливань вмісту розчинених форм міграції Ге. Мп. з коливаннями витрат води та її мутності:

- аналіз просторового розподілу вмісту розчинених форм міграції за течією р.Рось показує тісну залежність їх вмісту від заре-гульованості стоку та ступеню зв'язку між поверхневими і підземними водами:

- за даними досліджень валового вмісту важких металів у донних відкладах р.Рось найвищі концентрації виявлені нижче населених пунктів, а також у верхніх б’єфах ГЕС:

- для водосховищ басейну простежується чітка залежність між їх акумуляційною здатністю та вмістом металів у донних відкладах:

- розрахунком балансу важких металів встановлено, що частка

антропогенної складової в надходженні важких металів на територію басейну складає від 1.2 (2п) до 15.2 "«(Мі):

- головним джерелом антропогенного надходження важких металів у басейн є сільськогосподарська діяльність (використання мінеральних добрив та вапнування грунтів), а також скиди стічних промислових та комунально-побутових вод:

- у межах басейну відбувається винесення металів з приво-

додільних та схилових ділянок в гідрографічну мережу, де вони переважно накопичуються, а менша частина проходить транзитом. З річковим стоком за межі басейну виноситься (у "■» від надходження): 3.8 - гп. 6,8 - Си. 16.8- РЬ. 21,5-Мі. 54.7-Мп: ‘

- за сучасних темпів накопичення важких металів для збільшення їх вмісту в орному шарі грунту (0 - 10 см) в два рази потрібно: 2п-350років, Си - 660, Мі - 5400. Мп - десятки тисяч років. Це свідчить про те, що при сучасному рівні розвитку промисловості і сільського господарства в басейні Росі немає підстав стверджувати про значне антропогенне забруднення його території важкими металами;

- при районуванні басейну Росі за умовами формування стоку важких металів застосовано комплексний підхід, що об'єднує басейно

вий та зональний підходи. Виділення районів проводилося з урахуванням основних природних та антропогенних факторів, що обумовлюють міграцію важких металів:

- для виявлення впливу факторів на стік важких металів застосовано кореляційний аналіз:

- у результаті аналізу виявлено, що на формування стоку важких металів у басейні Росі впливають, переважно, природні фактори. Головними з них є: середні похили річки та водозбору, густота розчленування рельєфу та еродованість водозбору:

- за умовами формування стоку важких металів проведено районування басейну. Встановлено, що найбільшими модулями стоку металів характеризується - південно-західна та південно-східна його частини, а найменшими - північно-західна та східна частини.

Отже, виходячи з одержаних у роботі результатів, правомірно, на наш погляд, зробити певні рекомендації щодо методичних та практичних аспектів організації моніторингу важких металів:

- при дослідженнях формування стоку важких металів необхідно в межах басейнів середніх та малих річок виділяти області виносу та акумуляції:

- при районуванні басейнів річок за умовами формування стоку важких металів потрібно, перш за все. використовувати показники, що визначають твердий стік річок (середні похили річки та водозбору, ступінь розчленування рельєфу, розораність басейну тощо);

- для оцінки ступеня антропогенного забруднення донних відкладів малих водосховищ потрібно аналізувати колонки, відібрані у верхів'ях цих водосховищ, у межах яких формується геохімічний бар'єр;

- при організації моніторингу в басейнах річок пункти спостереження за вмістом важких металів необхідно розташовувати з урахуванням існуючих областей виносу і акумуляції та розміщення локальних джерел забруднення. При цьому потрібно враховувати специфіку виробництва, яка визначає надходження із стічними водами тих чи інших важких металів, вміст яких потрібно контролювати:

- в басейні р.Рось. який характеризується досить низьким ступенем антропогенного навантаження, кількість пунктів відбору проб води на вміст важких металів можна скоротити з шести до чотирьох, залишивши один у фоновому районі, а три інших - нижче населених пунктів Біла Церква, Богуслав, Корсунь-Шевченківський. Пункт відбору вище м.Біла Церква розташований не дуже вдало - в межах зони підпору водосховища, де важкі метали депонуються у донних відкладах. Його доцільно перенести вище за течією, за межі зони підпору водосховища і розглядати як фоновий для даного басейну. .-.

Основні публікації по темі дисертації.

1. Пелешенко В.И.. Закревский Д.В.. Снежко С.И.. Гребень В.ІЗ.

Исследование условий формирования стока химических веществ в бассейне малой реки (на примере р.Бутени) // Мелиорация it водное хозяйство. - 1990. - вып.73.- с.37-42. '

2. Пелешеико В.И.. Осадчий В.И.. Савицкий В.М.. Кирпичный В.В., Гребень В.В.. Годун О.С. Распределение тяжелых металлов в иоде. взвешенных веществах и донных отложениях Дуная //Водные ресурсы. - 1993. - т.20. -№4. - с.68-75.

3. Гребень В.В. Умови формування та характеристики стоку наносів р.Рось // Вісн. Київськ. ун-ту. Географія. - 1997. - вип.42. - с.61-67.

4. Осадчий В.И.. Пелешенко В.И., Савицкий В.Н.. Гребень В.В. Количественная оценка природных и антропогенных факторов, влияющий на поступление тяжелых металлов в речные воды // Труды респ. научн.- практ. конф. '‘Региональные экологические проблемы и пути их решения". - Черкассы. - 1990. - с.51-52.

5. Осадчий В.И., Гребень В.В. Распределение и накопление тяжелых металлов в донных отложениях водоема-охладителя крупного энергетического объекта // Труды Всесоюзн. конф. молодых ученых "Актуальные вопросы водной экологии". - К. - 1990. - с. 130-1 32.

6. Пелешенко В.И.. Ромась Н.И.. Соколова И.Л.. Гребень В.В.. Марценюк О. Г. Методические аспекты мониторинга природных вод в районах размещения АЭС // Труды П-го Всесоюзн. совещ. "Геохимия техногенеза''. - Минск. - 1991. - с.230-232.

7. Peleschenko W.I., Osadtschi W.I.. Sawizki W.N.. Greben WAV.. Schewtschuk I.A. Die Besonderheiten der Verteilung von Schwermetallen der Donau // Limnologische Berichte Der 29. Tagung der Internationale Arbeitsgemeinschaft Donauforschung. - Kiew. - 1991. - s. 162-166.

8. Гребень B.B.. Стецько H.C. Тяжелые металлы и нефтяные углеводороды в воде, взвеси и донных отложениях водоема-охладителя Запорожской АЭС // Труды межвуз. конф. молодых ученых "Человек. Природа. Общество.”- Санкт-Петербург. - 1992. - с.34.

9. Ромась Н.И.: Соколова И.Л.. Гребень В.В.. Марценюк О.Г. Экологические условия водоема-охладителя Хмельницкой АЭС и р.Горынь // Труды межрегион. научн. конф. “Проблемы экологической оптимизации землепользования и водохозяйственного строительства в бассейне р.Днепр”. - К. - 1992. - с. 114-117.

10. Осадчий В.И., Кирничный В.В., Гребень В.В.. Шевчук И.А. Методика оценки влияния донных отложений на загрязнение водной среды тяжелыми металлами // Труды межрегион. научн. конф. “Проблемы экологического строительства в бассейне р.Днепр”. - Киев. - 1992. -с.209-213.

Анотація

Гребень В.В. Формування стоку важких металів у лісостеповій юні України (на прикладі басейну р.Рось). - Рукопис.

Дисертація на 'здобуття наукового ступеня кандидата географічних наук “за спеціальністю 11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси. гідрохімія. - Київський університет імені Тараса Шевченка. Київ. 1998. ’

Роботу присвячено оцінці умов формування стоку важких металів у лісостеповій зоні України (на прикладі басейну р.Рось). В дисертації розроблена нова методика складання балансів важких металів у річкових басейнах згідно теорії парадинамічних комплексів: вперше розрахований баланс важких металів басейну Росі з незалежним визначенням окремих його складових. Запропоновані методичні основи районування басейну за умовами формування стоку важких металів: на цій основі проведене районування басейну Росі. За допомогою ймовірносно-статистичного аналізу визначені головні природні та антропогенні фактори, що впливають на формування стоку важких металів.

Ключові слова: важкі метали, міграція, річковий басейн, баланс, районування, кореляційний аналіз, фактори.

Аннотация

Гребень В.В. Формирование стока тяжелых металлов в лесостепной зоне Украины (на примере бассейна р.Рось). - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук по специальности 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия. - Киевский университет имени Тараса Шевченко. Киев. 1998.

Работа посвящена оценке условий формирования стока тяжелых металлов в лесостепной зоне Украины (на примере бассейна р.Рось). В диссертации разработана новая методика составления балансов тяжелых металлов в речных бассейнах согласно теории пародинамических комплексов; впервые рассчитан баланс тяжелых металлов бассейна Роси с независимым определением отдельных его составляющих. Предложены методические основы районирования бассейна по условиям формирования стока тяжелых металлов: на этой основе проведено районирование бассейна Роси. С помощью вероятностностатистического анализа определены основные природные и антропогенные факторы, которые влияют на формирование стока тяжелых металлов.

Ключевые слова: тяжелые металлы, миграция, речной бассейн, баланс, районирование, корреляционный анализ, факторы.