Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Исследование и оценка притока подземных вод и их загрязненности в российской части Финского залива

ВАК РФ 25.00.27, Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Автореферат диссертации по теме "Исследование и оценка притока подземных вод и их загрязненности в российской части Финского залива"

Вивенцова Екатерина Алексеевна

Исследование и оценка притока подземных вод и их загрязненности в российской части Финского залива

Специальность 25.00.27 "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 200$"

Работа выполнена на кафедре гидрогеологии геологического факультета Санкт-Петербургского государственного университета.

Научный руководитель доктор геолого-минералогических

наук, профессор Аркадий Николаевич Воронов (Санкт-Петербургский государственный университет)

Официальные оппоненты доктор географических наук

Скакальский Борис Гдальевич

кандидат геолого-минералогических наук Яковлев Олег Николаевич

Ведущая организация Всероссийский научно-

исследовательский геологический институтим. Карпинского (ВСЕГЕИ)

Защита состоится "25 "*>40Г* 200^~г. в"^_часов на заседании

диссертационного совета ДР327.006.12 при Государственном гидрологическом институте по адресу: Санкт-Петербург, 2-я линия, д. 23.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного гидрологического института.

Автореферат разослан "29" 200-Гт

Ученый секретарь диссертационного кандидат географических наук

Ж.А. Балонишникова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшую роль в формировании общего водного баланса Финского залива играет приток подземных вод, в том числе прямая разгрузка подземных водоносных горизонтов. Приток подземных вод является одной из наименее изученных составляющих водного баланса поверхностных водоемов. Особенно этот элемент баланса существенен для внутренних водоемов, к которым относится Балтийское море и, прежде всего, его восточная часть - Финский залив. Однако, в силу сложности его изучения, до сих пор его роль в водном балансе определена приблизительно. Так, оценки доли притока подземных вод в водном балансе Балтийского моря разнятся в 25 раз. К тому же существующие оценки характеризуют подземный сток, в общем, для всего бассейна Балтийского моря и, лишь в редких случаях, дается дифференцированная оценка для отдельных частей береговой области. Например, для Российской части Финского залива такая оценка вообще не существует.

Подземные воды, разгружающиеся в Финский залив, как и все элементы геологической среды, в настоящее время испытывает значительную антропогенную нагрузку, что приводит к их загрязнению. Однако этот аспект, как правило, игнорируется при оценке и прогнозе экологического состояния поверхностных водоемов. Между тем, приток подземных вод может оказывать существенное влияние на экосистему береговой и экваториальной зоны.

Финский залив является самой удаленной от открытого океана и самой уязвимой частью Балтийского моря, на берегах которого располагаются 9 государств и находятся такие крупные города Европы как Хельсинки, Санкт-Петербург, Таллинн, Рига, Копенгаген, Гданьск и многие другие. Экологическое состояние Финского залива, безусловно, отражается на состоянии всего Балтийского моря.

Таким образом, изучение притока подземных вод в Финский залив и исследование загрязненности подземных вод являются весьма актуальными задачами, как с практической, так и с теоретической точек зрения.

Объектом исследования является российское побережье бассейна Финского залива, включая Карельский перешеек, Большой Петербург, Ижорское плато.

Предмет исследования - приток подземных вод в Финский залив, их химический состав и степень загрязнения, особенности распределения загрязнения через подземный сток в зависимости от гидрогеологических, гидрологических, геоморфологических,

3

антропогенетических особенностей территории. В работе исследованы условия взаимодействия поверхностной и подземной гидросферы, особенности гидрохимического состава и условия разгрузки водоносных горизонтов, тенденции изменения экосистемы побережья, в частности - биоты.

Цель и задачи исследования. Основная цель работы - получить количественную и качественную характеристику разгружающихся в Финский залив подземных вод, и определить возможные последствия их загрязнения. Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1) изучение гидрогеологических, гидрологических, литологических и геоморфологических условий береговой части Финского залива с целью выявления антропогенных факторов и закономерностей загрязнения подземных вод

2) районирование побережья Финского залива с дифференциацией по зонам в зависимости от гидрогеологических, гидрологических, геологических, техногенных условий территории

3) усовершенствование и адаптация методов изучения подземного стока в связи с условиями Финского залива

4) определение масштабов разгрузки подземных вод в различных зонах

5) выявление характера ионного стока и загрязнения разгружающихся подземных вод в выделенных зонах

6) оценка влияния подземного стока на экологическое состояние побережья

7) обоснование системы мониторинга подземных вод разгружающихся в Финский залив.

Научная новизна выполненных исследований заключается в том, что впервые определены качественные характеристики разгружающихся в Финский залив подземных вод и характер их загрязнения. Проведено зонирование побережья Финского залива, впервые получены количественные характеристики подземного стока и гидрохимические параметры ионного стока, как в целом по экваториальной части исследуемой территории, так и для выделенных зон. Выявлено несколько участков сосредоточенной разгрузки подземных вод. Впервые проведена оценка масштабов поступления загрязняющих компонентов с подземным и поверхностным стоком. Установлены возможные последствия загрязнения подземных вод, как для береговой области, так и для экваториальной части. Обоснована система мониторинга разгружающихся в Финский залив подземных вод и

комплекс мер по защите береговой зоны от негативных последствий антропогенной нагрузки.

Фактический материал. В основу диссертации положены материалы по гидрогеологическим, гидрологическим, гидрохимическим, геоморфологическим и литологическим особенностям территории, собранные при проведении исследований в период с 1998 по 2004 годы. Проведен анализ химического состава подземных и поверхностных вод, анализ водорастворенных газов и гидродинамических данных. Было выполнено более 50 определений содержания радона в подземных и поверхностных водах. Проанализированы результаты литохимических исследований донных осадков и произведено комплексное изучение более 26 точек в акватории Финского залива. Изучался также состав и расположение источников и пластовых высачиваний в пределах побережья.

В работе использованы фондовые материалы Регионального Геологического Фонда, Петербургской геологической экспедиции, ВСЕГЕИ, ГГИ, Метеорологического Центра Сестрорецкого курорта, кафедры гидрогеологии СПбГУ, СевМорГео, а также опубликованные материалы.

При обработке материалов использовалась ГИС, с применением ARCView и Maplnfo. База данных (Excel, Access) содержит информацию более чем по 700 скважинам на подземные воды, а также о родниках и пластовых высачиваниях в пределах исследуемой территории.

Большая помощь на протяжении всей работы оказана автору коллективом кафедры гидрогеологии СПбГУ, отделом региональной геоэкологии и морской геологии ВСЕГЕИ, отделом подземного стока ГГИ, СевМорГео.

Современное состояние проблемы исследования. Подробное описание и первые шаги в области исследования подземного стока приводилось такими учеными, как Е.А Басков, ВА Всеволожский, Р.Г. Джамалов, С.В. Завилейский, И.С. Зекцер, Г.Н. Каменский, Б.И. Куделин, М.Л. Марков, О.В. Попов, М.Б. Рябова, Ф.П. Саваренский, И.Ф. Фиделли. Благодаря работам И.К. Зайцева, Н.К. Игнатова, Б.Л. Личкова, Ф.А Макаренко, ЗА Макеева, НА Плотникова, ВА Сулина, Н.И. Толстихина закладываются основы учения о вертикальной гидродинамической и гидрохимической зональности гидрогеологических структур с выделением зон различной интенсивности подземного стока. Дальнейшие исследования подземного стока, конкретно в акваторию Балтийского моря со стороны Прибалтийского побережья, развивались благодаря

5

МА Гатальскому, А.И. Силину-Бекчурину, со стороны Российского побережья продолжаются исследования научно-исследовательской группы отдела региональной геоэкологии и морской геологии под руководством МА Спиридонова. Условия формирования подземного стока и вопросы его картирования также освещены в трудах АЗ.Амусья, И.Л. Дзилны, B.C. Зильберга, АП.Лаврова, НА Лебедевой, С.Ш. Мирзаева, Р. В. Мокрика, Н.С. Ратнера, О.Н. Толстихина.

Определенный вклад в исследования притока подземных вод в моря и океаны внесли работы зарубежных ученых, таких как А Валдес, В. Иодказис, Р. Книге, К. Пелтонен, и др.

Методы исследования.

Для достижения поставленных перед автором задач, необходимо было провести обобщение и анализ всех методов, используемых при оценке подземного стока. В работе были опробованы и применены на практике: гидродинамический, гидролого-гидрогеологический, гидрохимический, газогидрохимический и изотопный методы исследования масштабов разгрузки подземных вод. Ряд методов в процессе работы был адаптирован к условиям Балтийского моря как, например, термометрический или радоновый.

Большая часть химических анализов природных вод проводилась в лаборатории кафедры гидрогеологии СПбГУ. Была выявлена степень загрязнения подземных и поверхностных вод. Величина притока подземных вод в Финский залив и доля ионного стока рассчитаны с использованием средневзвешенных значений модуля подземного стока для бассейна Финского залива.

Теоретическая и практическая значимость результатов,

полученных в диссертации, заключается: 1) в выявлении факторов и закономерностей формирования разгрузки подземных вод; 2) в уточнении элементов водного баланса Финского залива и определении роли подземных вод в загрязнении акватории и береговой зоны Финского залива; 3) в проведении зонирования побережья Финского залива; 4) в усовершенствовании и адаптации методов изучения подземного стока.

Практическое значение работы определяется: 1) установлением степени влияния подземных вод на состав вод залива и на экологическое состояние побережья; 2) выявлением участков локальной сосредоточенной разгрузки подземных вод; 3) обоснованием оптимальной системы мониторинга разгружающихся подземных вод и рекомендаций по защите побережья от загрязнения.

Результаты исследований используются на кафедре гидрогеологии СПбГУ в ряде учебных курсов, в частности, в дисциплинах "Гидрогеология", "Дополнительные главы по гидрогеологии", "Инженерная гидрогеология" и в рамках других курсов для магистров по специальности "Гидрогеология" и "Экологическая гидрогеология".

Апробация _работы. По теме диссертации опубликовано 16 работ в журналах и научных сборниках. Результаты диссертационного исследования докладывались на 17 совещаниях и семинарах, в частности: Научная конференция CNR, в соучастии с Leonardo da Vinci School "Environmental and water Management" (Болонья, Италия, 2000), Всероссийская научная конференция "5-я ассамблея молодых ученых и специалистов" (С.-Петербург, 2000), Международная конференция "Экологическая геология и рациональное недропользование" (СПбГУ, С.-Петербург, 2000), Международная научная конференция "Разгрузка подземных вод в море" (Гданьск, Польша, 2002), Всероссийская научная конференция "VI Докучаевские молодежные чтения" (С.Петербург, 2003), Международная конференция "Monitoring of the Coastal Zone and Management of its Natural Resources" (ВСЕГЕИ, С.Петербург, 2003), Международный конгресс "Finno-Scandian 3d Regional Workshop on Hardrock Hydrogeology" (Хельсинки, Финляндия, 2004), Международная научно-практическая конференция "Актуальные проблемы особо охраняемых природных территорий Северо-запада России" (С.-Петербург, 2003) и так далее. Доклады по теме диссертации сделаны в ряде зарубежных университетов и научно-исследовательских организаций, в том числе в национальном университете Корка (Ирландия), в национальном научно-исследовательском геологическом институте Гданьска (Польша), в геологической службе Ирландии и др. Результаты исследований были представлены в городскую и областную администрации, в ГУПР, а также природоохранным организациям.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 9 глав, заключения, изложена на 162 страницах, включая иллюстрации и таблицы. Список использованной литературы включает 105 наименований.

Диссертационная работа выполнена под научным руководством д.г.-м.н., проф. А.Н. Воронова. Исследование сопровождалось консультациями чл.кор. РАН В.Г. Румынина, докторов геолого-минералогических наук: И.С. Зекцера, МА Спиридонова, докторов географических наук: B.C. Вуглинского, К.В. Чистякова, кандидатов географических наук: М.Л. Маркова, кандидатов геолого-минера-

7

логических наук А.А.Шварца, В.В.Тихомирова, НАВиноград, инженеров: B.C. Завилейского, Е.П. Каюковой. Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

Основныезащищаемыеположения:

1. В зависимости от условий разгрузки подземных вод выделяются 4 зоны - Северная, Карельская, Петербургская и Южная.

2. Оптимальными методами исследования притока подземных вод в условиях Финского залива являются: гидрохимический, термометрический, балансовый.

3. Подземный сток в Финский залив определен в 1.42 км3 в год, что составляет 1.27% от общего поступления воды в залив. Максимальный вклад подземных вод в залив (80% общего подземного стока) характерен Южной зоне, что связано с родниковым стоком северной окраины Ижорского плато.

4. Ионный сток в Финский залив составляет около 686 тыс. тонн в год. В целом разгрузка носит рассредоточенный характер и лишь на некоторых участках выявлены места сосредоточенного поступления подземных вод.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава посвящена истории развития исследований в области оценки разгрузки подземных вод в Финский залив. Рассматриваются различные подходы к качественной и количественной оценке подземных вод разгружающихся в моря и реки, приводятся работы, посвященные исследованиям подземного стока в пределах Балтийского моря.

Во второй, третьей и четвертой главах детально описаны физико-географические, гидрологические, тектонические,

литологические, геоморфологические условия исследуемой территории, согласно которым выделяются 4 зоны - Северная, Карельская, Петербургская и Южная.

Пятая глава освещает методы исследования особенностей разгрузки подземных вод. Подробно описаны всевозможные методы оценки подземного стока и приведены рекомендации по их использованию в зависимости от особенностей территории и задач исследования. При изучении подземного стока в Финский залив наиболее информативными оказались методы, связанные с прямым обнаружением аномалий в составе морской воды (термометрия, геохимическая и газогидрохимическая съемка), а также балансовый метод.

В шестой главе приведена качественная и количественная оценка разгружающихся подземных вод в пределах исследуемой территории.

Седьмая глава посвящена качественной характеристике бассейна Финского залива, которая определяется сочетанием природных и антропогенных факторов. Воды Финского залива следует отнести к классу "загрязненных", степень загрязнения вод и площадь его распространения в каждом конкретном случае зависит от различных факторов. Диапазон загрязняющих веществ весьма широк и подробно описан в данной главе.

В восьмой главе приводится анализ загрязнения подземных вод, разгружающихся в Финский залив. Результаты проведенных натурных исследований доказывают, что на локальном уровне загрязнение, вносимое подземными водами в акваторию, носит экологически опасный характер.

В девятой главе представлено научное обоснование оптимальной системы мониторинга разгружающихся подземных вод и перечислены меры снижения негативного влияния загрязненных подземных вод на состояние вод залива и побережье в целом.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ПРЕДСТАВЛЯЮЩИЕ ПРЕДМЕТ ДИССЕРТАЦИОННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

1. В зависимости от условий разгрузки подземных вод выделяются 4 зоны - Северная, Карельская, Петербургская и Южная.

Выделение четырех зон в пределах побережья Финского залива осуществлялось на основе данных по гидрологическим, гидрогеологическим, геоморфологическим условиям территории. Ориентируясь на существующие различия условий формирования подземного стока, выделено четыре зоны:

Первая - Северная распространяется от Российско-Финляндской границы до Приморска, где породы архей-протерозойского возраста, перекрыты четвертичными отложениями. Границы зоны проведены по максимальным высотным отметкам;

Вторая - Карельская зона протягивается далее к Сестрорецку, разрез дополняют нижнекотлинский и межморенный водоносные горизонты, ширина зоны определяется расположением водораздела между Финским заливом и Ладожским озером;

Третья - Петербургская зона находится в пределах Большого Петербурга и простирается от Сестрорецка до Ломоносова, границы зоны совпадают с линией дамбы и в поверхностные водоемы

разгружаются водоносные горизонты, приуроченные к четвертичным отложениям;

Четвертая - Южная зона достигает границы с Эстонией, разгружающиеся водоносные горизонты (кембро-ордовика и ордовикского водоносного комплекса) представлены родниковым стоком с Ижорского плато и подземным стоком непосредственно в Финский залив.

Климат исследуемой территории определяется как умеренно континентальный с чертами морского влияния. Средняя годовая температура составляет 4.1-4.6С0. Самый холодный месяц - февраль, со среднемесячной температурой (-7.3)-(-10.6)С°, а самый теплый - июль со среднемесячной температурой 15.7-19.6С0. Средняя годовая относительная влажность изменяется по территории от 69 до 79%, достигая максимальных значений в декабре-феврале, а минимальных -в мае-июне. Среднегодовое количество осадков колеблется в пределах 500-700 мм. Преобладание осадков над испарением создает благоприятные условия для питания поверхностных и подземных вод. Минерализация атмосферных осадков составляет 8-24 мг/л.

Финский залив имеет площадь порядка 30 тыс. км2, среднюю глубину 60 метров, среднюю температуру воды в летний период 18.4С0, а в зимний 1.2-1.5С0. С запада на восток глубина Финского залива уменьшается, как впрочем, и соленость вод (в среднем 6%е), что связано с мощным выносом пресных вод Невы и ее притоков (2/3 объема всей поступающей с поверхностным стоком воды). Площадь бассейна стока Финского залива, включая множество рек составляет 420 000 км2.

Область бассейна стока Финского залива расположена между двумя крупными водоемами региона - Финским заливом и Ладожским озером. Эти водоемы оказывают сильное влияние на климат и, являясь базисами эрозии, определяют формирование рельефа и распределение гидрографической сети. Северная часть бассейна стока - север Карельского перешейка, с холмисто-грядовым рельефом и с абсолютными отметками поверхности 50-100 метров, увеличиваясь в районе Лемболовской возвышенности до 200 метров. В южной части бассейна стока - Ижорское плато, представляющее собой приподнятую равнину, абсолютные отметки поверхности 120-150 метров. Благодаря развитию карста в центральной части Ижорского плато, гидрографическая сеть формируется в результате выходов поглощенных карстовых вод на поверхность в виде многочисленных родников по его окраинам.

Геологически территория определяется приуроченностью к зоне сочленения Балтийского кристаллического шита и Русской плиты. Ось Финского залива заложена по депрессии в структуре этого сочленения. Депрессия в кристаллическом фундаменте заполнена нижнепалеозойскими отложениями (мощностью до 200 м) и четвертичными осадками. Рельеф кристаллического фундамента и кровля нижнепалеозойских отложений расчленена эрозионными процессами и деятельностью материкового льда. Кристаллические породы (архей - протерозойская группа ЛК-РК) полого погружаются в юго-восточном направлении, где перекрываются платформенными отложениями. В осадочном чехле платформенных образований бассейна выделяются вендские, кембрийские (ломоносовский (С^т); лонтовасский и ижорский горизонты), ордовикские (к югу от глинта), девонские отложения (наровский водоносный горизотн-Б2). В экваториальной части на дне Финского залива наиболее распространены нижнекотлинские отложения (гдовского горизонта -УЙг), залегающие непосредственно на кристаллическом фундаменте, и перекрытые котлинскими глинами (УЦг) мощностью до 130м. Четвертичные отложения в пределах акватории Финского залива имеют максимальные мощности - 90 метров, что связано с аккумулятивными ледниковыми образованиями и с погребенными долинами, и минимальные - на вершинах поднятий.

В гидрогеологическом плане рассматриваемая территория находится на северо-западном крыле Ленинградского артезианского бассейна, охватывающего западную часть Московской синеклизы в пределах бассейна Балтийского моря. В целом можно выделить следующие водоносные горизонты, распространенные в пределах исследуемой территории:

1/приуроченные к дочетвертичным отложениям:

- архейско-протерозойский водоносный комплекс (ЛК-РК): удельный дебит скважин в береговой зоне порядка 0.002 - 0.0007 л/сек, могут наблюдаться повышенные концентрации железа, марганца, радона, состав вод гидрокарбонатный и хлоридно-гидрокарбонатный натриевый;

- гдовский (нижнекотлинский) водоносный горизонт в южном направлении меняется состав вод с гидрокарбонатно-кальциевого на хлоридно-натриевый и увеличивается минерализация вод; -ломоносовский водоносный горизонт кембрийских отложений (С] 1т), эксплуатационный дебит скважин от 0.5 до 3 л/с, воды пресные гидрокарбонатные кальциево-натриевые;

- водоносный горизонт кембро-ордовика (€-0), родники имеют дебит 0.06-4 л/с, воды пресные гидрокарбонатные магниево-кальциевые, с погружением горизонта в юго-восточном направлении воды становятся солоноватыми хлоридно-натриевыми; проявляются слаборадиоактивные воды, связанные с выщелачиванием обогащенных ураном дикгионемовых сланцев;

- ордовикский водоносный комплекс (О1.2), воды пресные, умеренно жесткие, гидрокарбонатные магниево-кальциевые, с постепенным переходом в юго-восточном направлении к сульфатному и хлоридному составу;

- наровский водоносный горизонт средний удельный дебит составляет 0.095 л/сек, воды пресные умеренно жесткие, гидрокарбонатные магниево-кальциевые;

2. приуроченные к четвертичным отложениям, по составу преимущественно гидрокарбонатно-кальциевые или гидрокарбонатно-натриевые:

- межморенный водоносный комплекс (1е1-1§^2-3), воды которого имеют гидрокарбонатный состав, в отдельных точках отмечены повышенные концентрации железа (например, Полюстровское месторождение);

- водоносный горизонт озерно-ледниковых отложений (^К}3\ч1).

В первой зоне, в основном, разгружаются трещинные воды кристаллического фундамента. Во второй и третьей зонах приток подземных вод в Финский залив связан с четвертичными водоносными горизонтами. В последней, четвертой зоне основное поступление подземных вод обеспечивает ордовикский водоносный комплекс. 2. Оптимальными методами исследования притока подземных вод в условиях Финского залива являются: гидрохимический, термометрический, балансовый.

В зависимости от гидрологических, гидрогеологических, тектонических, литологических, геоморфологических условий, степени изученности территории и целей исследования может быть применен тот или иной комплекс методов. Большинство методов позволяет оценить разгрузку подземных вод верхней гидродинамической зоны.

На первых этапах исследования целесообразно применение региональных методов, таких как тепловая аэрофотосъемка; анализ гидрогеологических, тектонических, геоморфологических, литоло-гических условий; расчет общих гидродинамических параметров. Общую ситуационную информацию рационально оценивать с использованием гидролого-гидрогеологические методов. Определяя зоны концентрированной разгрузки, следует использовать методы

прямых измерений в пределах экваториальной части залива (термометрия, геохимическая и газогидрохимическая съемка, индикаторные методы, расходометрия).

Применение различных методов тепловой аэрофотосъемки позволяет фиксировать зоны разгрузки и определять их размеры по разнице температур морской и подземной воды. Инфракрасная съемка позволяет оценить интенсивность теплового излучения подстилающей поверхности в инфракрасном диапазоне электромагнитных волн (возможность изучения температурных полей). По оттенкам теплового инфракрасного изображения обнаруживают очаги разгрузки подземных вод в прибрежных областях.

Наиболее общие оценки притока подземных вод в поверхностные водоемы позволяют получить гидролого-гидрогеологические методы, основанные на обработке гидрологической, гидродинамической, геохимической и геофизической информации, включая данные по температурному режиму, электропроводимости и изотопному составу подземных вод. К гидрологическим показателям относят режимные характеристики уровней и расходов на участках дренирования.

Количественно определить приток подземных вод позволяют гидродинамические методы (в том числе балансовый метод), которые предусматривают определение расхода воды отдельных водоносных горизонтов на основе аналитических расчетов. При этом учитывается фильтрационные свойства водоносных пород.

В связи с тем, что разгрузка подземных вод приводит к формированию температурных аномалий в морской воде (наиболее четко фиксируемых в придонной части) логично использовать термометрические методы прямых измерений в пределах экваториальной части. В условиях Финского залива наиболее благоприятные условия для выявления температурных аномалий создаются или в конце летнего периода, когда морская вода прогревается до 18-20°С или в зимний период, когда морская вода охлаждается ниже температуры подземных вод (среднегодовая температура грунтовых вод порядка 7°С). Термометрические методы могут быть основаны на измерении электропроводимости морских вод. Электропроводность измеряется с помощью резистомера и коррелируется со значениями относительной температуры, которая с помощью терировочных кривых позволяет определить абсолютную температуру. Зоны разгрузки подземных вод выявляются по аномалиям величины электропроводности. Замеры целесообразно проводить по продольным профилям перпендикулярно береговой

линии. В рамках диссертации рассматриваемые методы были применены для исследования северной части побережья Финского залива.

В результате выявления геохимических аномалий в морской воде и анализе состава вод выявляются компоненты, которые могут служить индикаторами разгрузки, т.е. проводится геохимическая съемка. Наиболее простым индикатором является величина минерализации, в том случае, если содержание солей в морской и подземной воде резко отличается. В качестве удобных для измерения компонентов часто выступает хлор, кальций, магний. Для акватории Финского залива разница в минерализации подземных и морских вод не так существенна и зависит от расположения точки наблюдения и характера разгружающегося водоносного горизонта. Однако, различия в химическом составе морских и подземных вод, позволяют считать этот метод перспективным, в особенности, в условиях контрастных аномалий.

Газогидрохимическая съемка позволяет обнаружить разницу в составе растворенных газов морской и подземной воды. В морской воде преобладают газы воздушного происхождения, а в подземных водах могут находиться в значительных количествах радиоактивные газы (гелий, радон) и газы биохимического происхождения (метан, диоксид углерода, сероводород). Это позволяет обнаружить разгрузку подземных вод по тому или иному газу-индикатору. В условиях Финского залива наиболее перспективно использование данных по содержанию радона и гелия, так как ряд водоносных горизонтов имеет их повышенное содержание. В случае разгрузки загрязненных подземных вод индикаторами могут служить биогенные газы. Параллельно с использованием гидрохимической и газогидрохимической съемки должен проводиться изотопный анализ. По

02 г>16

и О диагностируется происхождение воды.

При достаточно интенсивном притоке подземных вод и сравнительной непродолжительности эксперимента актуально использование индикаторов для выявления очагов разгрузки подземной воды. В качестве трассеров применяются красящие вещества (флуорисцеин) или легко определяемые химические элементы (например, хлорид натрия).

Для прямого измерения расхода может быть применен такой метод, как расходометрbz. В этом случае поступающая подземная вода улавливается в специальную емкость определенного сечения, и расход воды определяется временем ее заполнения. И.С. Зекцером подобная методика была удачно реализована для изучения

субаквальной разгрузки в озеро Мичиган. В целом, в условиях Финского залива применение расходомера затруднено из-за отсутствия интенсивного потока разгружающихся подземных вод. Однако, в ряде случаев (в местах погребенных долин) расходомер был использован автором для установления притока подземных вод в местах их сосредоточенной разгрузки.

При изучении притока подземных вод в Финский залив наиболее информативными оказались методы, связанные с прямым обнаружением аномалий в составе морской воды (термометрия, геохимическая и газогидрохимическая съемка), а также балансовый метод.

3. Подземный сток в Финский залив определен в 1.42 км3 в год, что составляет 1.27% от общего поступления воды в залив. Максимальный вклад подземных вод в залив (80% общего подземного стока) характерен Южной зоне, что связано с родниковым стоком северной окраины Ижорского плато.

В рамках диссертационного исследования основное внимание уделено разгрузке подземных вод в береговой области (родниковый сток) и разгрузке водоносных горизонтов верхней гидродинамической зоны в экваториальной части (субаквальная разгрузка) Финского залива.

Для общей оценки притока подземных вод в условиях Финского залива оптимальным является применение балансового метода. Величина модуля подземного стока характеризуется широтной зональностью. Для бассейна стока Финского залива его величина варьирует от 0.78 до 4 л*сек/км2 от зоны к зоне. Зная модуль подземного стока и соответствующие площади исследуемых участков, можно рассчитать объем подземных вод разгружающихся в залив.

Оценка подземного стока в Финский залив проводилась по четырем выделенным зонам, для каждой из которых определялась площадь водосбора, исходя из ее ширины и протяженности. Для первой, второй и четвертой зон ширина определялась согласно распространенности бассейна стока для верхней гидродинамической зоны. Ширина третьей зоны принята, в какой-то степени условно, так как в условиях Санкт-Петербурга подземные воды имеют техногенный режим, а сама территория города расположена в пределах дельты р. Невы.

Модуль подземного стока принят в зависимости от геоморфологических, гидрологических и гидрогеологических условий территории и имеет разные значения для каждой из выделенных зон.

Результаты расчета приведены в таблице 1.

Таблица 1. Характеристика подземного стока вразличныхзонах побережья Финскогозалива

№ зоны Длина берега, км Ширина области питания, км Площадь области питания, км2 Принятый модуль подземного стока, л*сек/км2 Объем подземного стока, км3 в год Доля подаемного стока, % Средняя минерализация воды, г/л

1 180 2.5 450 0.8 0.01 0.8 0.15

2 110 20 2200 2.4 0.17 12 0.2

3 75 20 1500 2.2 0.10 7 0.8

4 180 50 9000 4 1.14 80 0.5

Всего 555 13150 1.42

Как видно из таблицы, наибольшая доля подземного стока, составляющая 80% общего подземного стока, поступает в Финский залив из четвертой - Южной зоны. Это связано с разгрузкой подземных вод карстового месторождения Ижорского плато. Несмотря на то, что половина ресурсов этого месторождения расходуется на централизованное водоснабжение, поступление подземных вод в результате мощного родникового стока довольно существенно. Второе место по величине подземного стока занимает вторая зона. Здесь доля подземных вод, поступающих в залив, составляет около 12%. Основное поступление подземных вод происходит в результате родникового стока вдоль обрыва древнего Литоринового моря и за счет разгрузки четвертичных водоносных горизонтов. Наименьший вклад подземных вод дает первая зона, где разгружаются трещинные воды магматических пород.

Величина подземного стока в Российскую часть Финского залива составляет 1.42 км3 в год, что составляет 1.27 % от общего поступления воды в залив.

4. Ионный сток в Финский залив составляет около 686 тыс. тонн в год. В целом разгрузка носит рассредоточенный характер и лишь на некоторых участках выявлены зоны сосредоточенного поступления подземных вод. Наиболее существенное влияние разгружающихся подземных вод на экологическую обстановку побережья установлено в местах сосредоточенной разгрузки подземных вод.

Качество вод и состояние побережья Финского залива определяется сочетанием природных и антропогенных факторов. Диапазон загрязняющих компонентов весьма широк, доминирующими следует считать нефтепродукты, органику, группу А1-Ре-Ып, нитраты и сульфаты. Воды Финского залива следует отнести к классу

"загрязненных". В ходе исследования в пределах бассейна Финского залива выявлено более 100 источников загрязнения водной среды, среди которых захоронения различных отходов, золоотвалы, несанкционированные свалки бытовых и промышленных отходов, промышленные площадки и т.д. Степень загрязнения вод и масштабы его распространения в каждом конкретном случае зависят от различных факторов - скорости и расхода потока, фильтрационных свойств пород, мощности зоны аэрации.

Воздействие подземного стока заключается в привнесение растворенных веществ в поверхностные воды, таким образом, солевой баланс поверхностных вод во многом связан с химическим составом подземных вод. Для Финского залива средний модуль ионного стока по результатам проведенных исследований составляет 52.2 тонн/год с км2. Основную долю в ионном стоке составляет хлор, сульфаты, кальций, магний, натрий. По нашим данным региональный вклад загрязнения, приносимого с подземными водами не очень велик (см. табл. 2).

Таблица 2. Характеристика ионного стока в выделенных зонах в пределах побережья Финского залива

Количество железа, ежегодно выносимого подземными водами, в первой зоне составляет около 8 тонн, что в тысячи раз меньше, чем -с речным стоком. Количество поступающих азотных соединений с подземным стоком в четвертой зоне примерно составляет 45400 тонн, что в сотни раз меньше общего количества азотных соединений, поступающих с поверхностным стоком.

Однако на локальном уровне вклад подземных вод может быть весьма существенен, приводя к резкому ухудшению экологического состояния побережья, где наиболее активно функционирует биота. Так, например, разгружающиеся грунтовые воды в третьей - Петербургской зоне зачастую представляют собой техногенные растворы, насыщенные тяжелыми металлами, органикой, радиоактивными и нефтяными компонентами, и не отвечают санитарно-гигиеническим требованиям, вызывая изменение типоло-гического статуса флоры и фауны побережья, и нанося невосполнимый ущерб рекреационной

способности пляжей. Неудовлетворительное состояние водного бассейна приводит к появлению чужеродных видов в сообществах планктона и бентоса, что способствует серьезным перестройкам в сообществах водных организмов. Подобный пример отмечен в восточной части Финского залива в результате вселения понто-каспийского ракообразного цергопагиса. Также загрязнение водного бассейна в последствии приводит к бурному разложению водной растительности в прибрежной зоне, от уреза воды и до глубины 1.5 метра.

Геохимический барьер, существующий на границе морских и подземных вод вдоль всей линии побережья, приводит к осаждению ряда поллютантов, поступающих с урбанизированных территорий, и обогащению ими донных осадков.

Высокая агрессивность и колебания уровней разгружающихся подземных вод содействуют разрушению береговых конструкций.

Кроме того, следует учесть отличие в динамике поступления загрязнений с поверхностным и подземным стоком. На практике бывает трудно разделить загрязнение акватории, пришедшее с поверхностным или с подземным стоком. В особенности, если учесть высокую проточность Финского залива и динамичность водной массы. Зачастую негативное влияние загрязненного подземного стока может проявиться через многие годы.

В рамках системы мониторинга подземных вод, разгружающихся в Финский залив, следует учитывать их количественные и качественные характеристики, обращая особое внимание на зоны сосредоточенной разгрузки.

Заключение

1. По гидрогеологическим и гидрологическим, геоморфологическим, антропогенетическим условиям формирования подземного стока, а также по типу разгрузки подземных вод, побережье Финского залива разбивается на 4 зоны. Наибольшее количество воды поступает в залив с южного побережья из четвертой зоны, что связано с водообильностью ордовикского комплекса, а наименьшее - в первой, самой северной зоне.

2. Объем подземного стока в Финский залив составляет 1.42 км3 в год -это около 1.27 % от общего поступления воды.

3. Разгрузка подземных вод носит рассредоточенный характер и лишь на некоторых участках отмечается концентрированное поступление воды в акваторию.

5. Объем ионного подземного стока определен в 686 тыс. тонн в год, что намного меньше ионного поверхностного стока. Наибольшее

количество солей и загрязнителей поступает с подземными водами из четвертой и третьей зон.

6. Химический состав разгружающихся подземных вод оценен для каждой из выделенных зон. Так, первой зоне характерна разгрузка подземных вод, обогащенных радоном и радием. Подземные воды с повышенным содержанием железа разгружаются во второй зоне, а высокие концентрации нитратов и органики характерны для подземных вод, разгружающихся в четвертой зоне. Химический состав подземных вод, разгружающихся в третьей зоне, включает большой спектр компонентов, обладающих высокими концентрациями (в том числе нефтепродукты, органика, радиоактивные компоненты).

7. Загрязнение, вносимое подземными водами, в целом незначительно по сравнению с загрязнением, поступающим с поверхностным стоком и прямыми сбросами неочищенных промышленных стоков. Однако, на локальном уровне загрязнение вносимое, подземными водами носит экологически опасный характер. Это связано с интенсивностью загрязнения подземных вод на отдельных участках и количеством очагов потенциального загрязнения в пределах побережья (промышленные предприятия, животноводческие фермы, несанкционированные свалки и др.). При этом каждый из элементов геосистемы взаимосвязан, поэтому загрязнение подземных вод влечет изменения других элементов (поверхностных вод, биотической составляющей и др.). В связи с этим, при оценке и прогнозе экологического состояния Финского залива, наряду с учетом загрязнения через поверхностный сток, нельзя не принимать во внимание загрязнение подземных вод.

8. Проведено научное обоснование оптимальной системы мониторинга подземных вод, разгружающихся в Финский залив, и природоохранных мероприятий в пределах побережья.

Основные положения диссертации отражены в следующих публикациях автора:

1. Вивенцова Е.А. Мониторинг подземных вод Санкт-Петербурга // 21 век: молодежь, образование, ноосфера: Материалы научной конференции. СПб, 1999. С. 43-44.

2. Вивенцова Е.А. К вопросу об усовершенствовании системы мониторинга подземных вод на территории Санкт-Петербурга // Экологическая геология и рациональное недропользование. Материалы международной конференции. СПб, 1999. С. 8-9.

3. Вивенцова Е.А. Разработка модели ГИС по эколого-гидрогеологическим условиям Санкт-Петербурга // Экологическая геология и рациональное недропользование. Материалы межвузовской студенческой конференции. СПб, 2000. С. 53-54.

4. Вивенцова ЕА К вопросу об усовершенствовании системы мониторинга // Вестник С.-Петербургского университета. Сер. 7, вып. 3. № 23. СПб, 2000. С. 76-78.

5. Вивенцова ЕА Environmental Hydrogeology, Groundwater of StPetersburg Region //. Научная конференция CNR в соучастии с Leonardo da Vinci School. Материалы научной конференции. Болонья (Италия), 2000. С. 16-17.

6. Вивенцова ЕА Современные представления о подземном стоке в Балтийское море // Вестник С.-Петербургского университета. Сер. 7, вып. 2. № 15. СПб, 2001. С. 120-122.

7. Viventsova E. Voronov A. Groundwater Discharge to the Gulf of Finland of the Baltic Sea: Ecological Aspects // Environmental Geology. Volume 45, # 2, December 2003. С 221-226.

8. Вивенцова ЕА Воронов А.Н. Радоновые аномалии Сестрорецка // Геология и цивилизация. Материалы международной конференции. РГПУим. Герцена, СПб, 2003. С. 8-9.

9. Вивенцова ЕА Зонирование побережья Финского залива по условиям формирования подземного стока // Вестник С-Петербургского университета. Сер. 7, вып. 2. СПб, 2003. С. 102-105.

10. Вивенцова ЕА Влияние почвенного покрова на состав грунтовых вод в пределах Санкт-Петербурга // VI Докучаевские молодежные чтения. Материалы Всероссийской научной конференции. СПб, 2003. С. 40-41.

11. Вивенцова ЕА Воронов АН.Характеристика подземного стока в Финский залив // Водные ресурсы. № 6, том 31. Москва, 2004. С. 1-10.

12. Вивенцова ЕА Методы оценки подземного стока // Вестник С.-Петербургского университета Сер. 7, вып. 4, № 31. СПб, 2004. С. 107-111.

13. Вивенцова ЕА Воронов А.Н. Шабалина МА Характеристика подземного стока в Ладожское озеро // Вестник С.-Петербургского университета Сер. 7, вып. 3, № 23, СПб, 2004. (в печати).

14. Viventsova E. Voronov A. Direct groundwater discharge into the seas and its ecological role // Proceedings of International Congress: Geo-Environment 2004. Wit press and Wessex Institute. Segovia (Spain), 2004 (в печати).

15. Viventsova E. The interaction ofseawater and fissured water ofthe basement of the Gulf of Finland basin // Proceedings of Finno-Scandian 3d Regional Workshop on Hardrock Hydrogeology. Helsinki, Finland, 2004. С 12-13.

16. Viventsova E. Voronov A. Radon in groundwater of the magmatic rocks // Proceedings of Finno-Scandian 3d Regional Workshop on Hardrock Hydrogeology. Helsinki, Finland, 2004. C. 16-17.

17. Вивенцова ЕА Геоэкологическая оценка подземного стока в Финский залив // Материалы VI Гидрологического Конгресса. ГГИ. Санкт-Петербург, 2004. С. 225-226.

В опубликованных работах основные положения диссертационного

исследования изложены в полной мере.

Подписано в печать 21.11.04. Формат 60X84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,25. Тираж 100 экз. Заказ 30.

Полиграфический участок НИИЗК. 199034, С.Петербург, Университетская наб., 7/9

2 2 Lía

■ Г ?

( UV

i, r\ i ¿^ С ч/ -

2703

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Вивенцова, Екатерина Алексеевна

Название главы стр.

Введение

1. Современные представления о подземном стоке в Балтийское море

2. Физико-географические условия исследуемой территории

3. Геологическое строение бассейна Финского залива

4. Гидрогеологические условия бассейна Финского залива

5. Методы исследования разгрузки подземных вод в условиях бассейна Финского залива

6. Количественная и качественная оценка разгружающихся в Финский залив подземных вод

7. Характеристика загрязнения вод Финского залива

8. . Анализ загрязнения подземных вод, разгружающихся в Финский залив

9. Система эколого-гидрогеологического мониторинга и природоохранные меры в условиях разгрузки подземных вод

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Исследование и оценка притока подземных вод и их загрязненности в российской части Финского залива"

Балтийское море имеет площадь водосбора 1 700 ООО км2 - на берегах которого располагаются территории 9 государств, включая такие мегаполисы Европы как Санкт-Петербург, Таллинн, Рига, Копенгаген, Гданьск, Хельсинки и другие (рис.1.1.). Восточная часть Балтийского моря - Финский залив (площадью 30 ООО км2), является самой уязвимой, что связано с изолированностью от Мирового океана, небольшим объемом воды, урбанизированностью его побережья.

Подземные водоносные горизонты, разгружающиеся в Финский залив и в пределах его побережья, являются в свою очередь весомой составляющей общего водообмена, во многом определяя экологическое состояние прибрежной части акваторий Финского залива и состав морских вод (в том числе донных осадков), активно участвуя в типологических изменениях и развитии биоты. Этот элемент водного баланса (разгружающиеся подземные воды) существенен для внутренних водоемов, к которым относится Финский залив^ и на отдельных участках его побережья доля притока подземных вод, как и степень их загрязненности, изменяется в значительных пределах. В настоящее время загрязнение подземных вод, как и других элементов окружающей среды, в наибольшей степени обусловлено антропогенной нагрузкой, вместе с тем подземные воды выступают в роли, переносчика загрязнения. К сожалению, столь важный аспект, как правило, игнорируется при оценке и прогнозе экологического состояния поверхностных водоемов и прибрежных областей.

Рис. 1.1. Расположение области исследования в пределах бассейна Балтийского моря (Балтийское море, 2002).

Роль подземного стока в формировании геохимической и гидробиологической обстановки практически не исследовалась, впрочем, количественные параметры подземного стока определялись лишь приблизительно в силу сложности изучения. К тому же, существующие данные характеризуют подземный сток, в общем, для всего бассейна Балтийского моря и, лишь в редких случаях, дается дифференцированная оценка для отдельных его частей.

Таким образом, изучение подземного стока в Финский залив и степени загрязненности разгружающихся подземных вод являются весьма актуальными задачами, как с практической (рациональное использование водных ресурсов и разработка природоохранных мер), так и с теоретической (локальные исследования экосистем побережья) точки зрения.

Объектом диссертационного исследования является побережье бассейна стока Финского залива в пределах Российского побережья, включая Карельский перешеек, Большой Петербург, Ижорское плато.

Основная цель работы заключалась в количественной оценке притока подземных вод и определении качественной характеристики подземных вод^разгружающихся в Финский залив, в оценке степени загрязнения подземных вод и экологических последствий их загрязнения. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1) изучение гидрологических, морфо-литологических, геолого-гидрогеологических условий береговой части Финского залива с целью выявления естественноисторических и антропогенных факторов и закономерностей загрязнения подземного стока;

2) районирование береговой полосы Финского залива с дифференциацией по зонам в зависимости от морфолитологических, гидрогеологических, геологических условий разгрузки подземных вод;

3) совершенствование и адаптация методов изучения подземного стока;

4) определение масштабов разгрузки подземных вод в различных зонах;

5) оценка ионного стока;

6) определение характера и степени загрязнения разгружающихся подземных вод в выделенных зонах;

7) определение возможных экологических последствий загрязнения подземных вод, в том числе оценка влияния разгружающихся подземных вод на развитие биоты;

8) обоснование природоохранных мер в условиях Финского залива.

В основу диссертации положены материалы, собранные в период с 1998 по 2004 годы - по гидрохимическим, гидродинамическим характеристикам подземных и поверхностных вод, а также данные многолетних географических и гидрогеологических исследований. В работе использованы материалы кафедры гидрогеологии СПбГУ, фондовые материалы Регионального Геологического Фонда, ВСЕГЕИ, ГГИ, Сестрорецкого курорта, СЕВМОРГЕО, а также опубликованные материалы.

В процессе исследования анализировались результаты литохимических исследований донных осадков и произведено комплексное изучение (химический анализ воды и донных отложений) более 26 точек в акватории Финского залива. Изучался также состав и расположение источников и пластовых высачиваний в пределах побережья.

На основе полученных данных были построены тематические карты в Arc Info и Maplnfo, таким образом, интерпретация полученных данных осуществлялась с использованием технологий ГИС. База данных по объекту исследования содержит информацию по 700 скважинам и родникам, представляя собой связанные таблицы Excel и Access.

Для достижения цели и решения задач, поставленных в работе, необходимо было провести обобщение и анализ всех методов, используемых при оценке подземного стока. Во время исследования были опробованы гидрохимический, гидродинамический, термометрический, газогидрохимический и гидролого-гидрогеологический, а также изотопный методы исследования масштабов разгрузки подземных вод. Ряд методов в процессе работы был адаптирован к условиям Балтийского моря как, например, термометрический или радоновый.

Большая часть химических анализов природных вод проводилась в лаборатории кафедры гидрогеологии СПбГУ. На основе полученных результатов определялась степень загрязнения подземных и поверхностных вод. Доля притока подземных вод в общем водном и солевом балансе исследуемой акватории рассчитана с использованием средневзвешенных значений модуля подземного стока для бассейна Финского залива.

Значимость полученных результатов заключается: в выявлении факторов и закономерностей изменения особенностей разгрузки подземных вод в результате естественноисторических процессов и антропогенного воздействия на разные составляющие водного баланса; в определении роли подземных вод в загрязнении акватории и береговой зоны Финского залива; в исследовании качественного состояния побережья, в том числе изменения биотической составляющей в пределах исследуемой территории; в адаптации методов изучения подземного стока; в выявлении зон локальной сосредоточенной разгрузки подземных вод; в обосновании системы эколого-гидрогеологического мониторинга подземных вод.

Большая помощь на протяжении всей работы оказана автору коллективом кафедры гидрогеологии СПбГУ, ВСЕГЕИ, ГГИ и СЕВМОРГЕО.

Исследование сопровождалось консультациями докторов геолого-минералогических наук: чл.кор. РАН В.Г.Румынина, М.А.Спиридонова, И.С.Зекцера, Е.А.Баскова; докторов географических наук: В.С.Вуглинского, К.В.Чистякова; кандидата географических наук: М.Л.Маркова; кандидатов геолого-минералогических наук В.К.Учаева, В.В.Тихомирова, Г.И.Мартьяновой, А.А.Шварца, О.Н.Яковлева, Н.А.Виноград; инженера С.В.Завилейского, Е.П. Каюковой. Всем им автор выражает искреннюю благодарность.

Заключение Диссертация по теме "Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия", Вивенцова, Екатерина Алексеевна

Заключение

1. По гидрогеологическим, морфо-литологическим, антропогенетическим условиям формирования подземного стока и характеру разгрузки, побережье Финского залива разбивается на 4 зоны. Каждая из зон характеризуется разными величинами модуля подземного стока и объема подземного стока. Так в первой зоне модуль подземного стока составляет 0.8 л*сек/км2, во второй - 2.4 л*сек/км2, в третьей - 2.2 л*сек/км2, в четвертой - 4 л*сек/км2. Наибольшее количество воды поступает в залив с южного побережья из четвертой зоны (более 80%), что связано с водообильностью ордовикского комплекса, а наименьшее - в первой, самой северной зоне.

2. В диссертационной работе основное внимание уделено разгрузке подземных вод в береговой зоне (родниковый сток) и разгрузке водоносных горизонтов верхней гидродинамической зоны в экваториальной части (субаквэльнэя разгрузка) Финского заливэ. Подземный сток в Финский зэлив состэвляет 1.4172 км3 в год, что состэвляет 1.27 % от общего поступления воды.

3. Рэзгрузкэ подземных вод в эквэторию носит кэк рзссредоточенный, так и сосредоточенный харэктер.

4. Количество ионного стокэ определено в 686 тыс. тонн в год, который предстэвляет одну из состэвляющих солевого бэлэнсэ вод зэливэ. Нэибольшее количество солей и зэгрязнителей поступэет с подземными водэми из четвертой и третьей зон.

5. Химический состэв рззгружзющихся подземных вод оценен для кзждой из выделенных зон. Так, первой зоне харзктернз рззгрузкз подземных вод, обогащенных рэдоном и рздием. Подземные воды с повышенным содержанием железа разгружаются во второй зоне, а высокие концентрации нитратов и органики харэктерны для подземных вод, разгружающихся в четвертой зоне. Химический состав подземных вод, разгружающихся в третьей зоне, включает большой спектр компонентов, обладающих высокими концентрациями (в том числе нефтепродукты, органика, радиоактивные компоненты).

6. Научно обоснованы оптимальная система мониторинга подземных вод, разгружающихся в Финский залив и ряд природоохранных мер.

7. Основными задачами исследований разгрузки подземных вод являются усовершенствование методов оценки подземного стока, уточнение его величины в конкретных зонах, выявление отдельных участков концентрированной разгрузки подземных вод и ев масштабов, определение степени загрязнения разгружающихся подземных вод, и принятие действенных мер по защите и реабилитации прибрежной зоны.

8. Загрязнение, вносимое подземными водами в акваторию и в пределах побережья Финского залива, на локальном уровне носит экологически опасный характер. Это связано с интенсивностью загрязнения подземных вод на отдельных участках и количеством потенциальных загрязнителей (несанкционированные свалки, промышленные предприятия, сельскохозяйственные угодия, животноводческие фермы и т.д.). В свою очередь, загрязнение подземной гидросферы приводит к изменению других элементов геосистемы (поверхностные воды, экосистемы побережья, и т.д.). Поэтому, при оценке и прогнозе экологического состояния Балтийского моря, следует принимать во внимание загрязнение подземных вод.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Вивенцова, Екатерина Алексеевна, Санкт-Петербург

1. Абакумов В.А. Руководство по методам гидробиологического анализа поверхностных вод и донных отложений. П.: Гидрометеоиздат, 1983.

2. Амантов А.В. Геологическое строение платформенного чехла Финского залива- в кн.: Геология субаквальной части зоны сочленения Балтийского щита и Русской плиты в пределах Финского залива. Л.: ВСЕГЕИ, 1989.

3. Афанасьев Б.Л. Данилов И.Д. Недешева Г.Н. История геологического развития Прибалтики в плиоцен-четвертичное время. Рига: Зинатне, 1979. 68 с.

4. Барвиш М.В. Шварц А.А. Микрокомпоненты в подземных водах Санкт-Петербургского региона / Вестник Санкт-Петербургского Государственного Университета. Сер. 7. Вып. 3. 1998.С.22-26.

5. Басков Е.А. Неизвестнов Я.В. Гидрогеологические структуры акваторий в кн.: Основные типы гидрогеологических структур СССР (Тр. ВСЕГЕИ, нов. Сер., т.229). Л.: Недра. 1974.

6. Белавская А.П. Характеристика растительности прибрежий / Невская губа. Гидробиологические исследования (под ред. Винберга Г.Г., Гутельмахера Б.Л). Л.:Наука, 1987. С. 66-69.

7. Буачидзе И.М. Менева A.M. К вопросу разгрузки подземных вод в Черное море в районе Гагра / Труды научно-исследовательской лаборатории гидрогеологических и инженерно-геологических проблем Грузинского политехнического института, №3, 1967.

8. Васильев В.Ю. Дмитриев В.В. Попова О.И. Третьяков В.Ю. Диагностика состояния водных экосистем южного побережья Финского залива от г. Ломоносова до м. Кургальского / География и современность. Вып. 7. СПб, 1995. с. 134-160.

9. Веремьев А.В. Гришман З.М. Евдокимов И.И. Левченко В.Ф. Уральский В.Л. Создание экологических баз данных для Финского залива / Информационные системы в науке (материалы симпозиума). Москва, 1995, с. 31.

10. Винберг Г.Г. Гутельмохер Б.Л. Введение / Невская губа: гидробиологические исследования. Л.: Наука, 1987, С. 4-7.

11. Водные объекты Санкт-Петербурга. Под ред. С.А. Кондратьева, Г.Т.Фрумина. СПб, 2002, 348 с.

12. Воронов А.Н. Радон в подземных водах Ленинградской области / Вестник Санкт-Петербургского Государственного Университета. Сер.З. Вып. 7, № 1,1997.17-20.

13. Всеволожский В.А. Дюнин В.И. О направлении миграции поровых вод в уплотняющихся осадках / Взаимодействие поверхностного и подземного стока. М.: МГУ, 1973.

14. Геоэкологические основы территориального проектирования и планирования. Под ред. B.C. Преображенского. М: Наука, 1989.

15. Грегораус М.М. Мокрик Р.В. Гидрохимические аспекты исследования разгрузки пресных подземных вод в Балтийское море / Водные ресурсы. 1986, № 4, с. 13-22.

16. Гуделис В.К. Рельеф и четвертичные отложения Прибалтики. Вильнюс: Минтис, 1973, с. 263.

17. Емельянова Е. Лукашин Н. Геохимия осадочного процесса в Балтийском море. М., 1986, с.230.

18. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды / Методические рекомендации по оценке подземного притока в реки. Л.: Гидрометеоиздат, 1991.

19. Зекцер И.С. Подземные воды как компонент окружающей среды. М.: Научный мир, 2001. с. 328.

20. Зекцер И.С. Джамалов Р.Г., Месхетели А.В. Подземный водообмен суши и моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.

21. Зецкер И.С. Куделин Б.П. К вопросу о подземном стоке в Балтийское море/Труды ГГИ, 1965, вып.122, с .82-86.

22. Кирюхин В.А. Подземные воды как один из факторов экологической обстановки бассейна Балтийского моря / Международный семинар "Экологическая гидрогеология стран Балтийского моря". Санкт-Петербург. 1993.

23. Киселев И.И. Проскуряков В.В. Саванин В.В. Геология и полезные ископаемые Ленинградской области / Петербургская комплексная геологическая экспедиция. Санкт-Петербург, 2002.

24. Коротков А.И Павлов А.Н. Юровский Ю.Г. Гидрогеология шель-фовых областей. Л.: Недра, 1980. 217 с.

25. Кристаллический фундамент Эстонии / В.А.Пуура, Р.М.Вахер, В.М.Клейн и др. М.: Наука, 1983. 208 с.

26. Куделин Б.И. Принципы региональной оценки естественных ресурсов подземных вод. М., 1960.

27. Марков К.К. Стратиграфия голоцена и позднеледниковая. / Рельеф и стратиграфия Северо-запада Русской равнины. М., изд-во АН СССР, 1961, с.16-34.

28. Меншуткин В.В. Имитационное моделирование водных экологических систем. СПб, Наука, 1993, 158с.

29. Меншуткин В.В. Проект «Невская губа» / РАН, Санкт-Петербургский научный центр, Санкт-Петербургский научно-исследовательский Центр экологической безопасности. СПб, 1994. 43 с.

30. Метаморфизация основного солевого состава иловых вод Балтийского моря /О.В.Шишкина, ГАПавлова и др. / Океанология, 1980, вып.20, № 3, с.513-519.

31. Методические рекомендации по мониторингу месторождений и участков водозаборов питьевых подземных вод. Министерство природных ресурсов Российской Федерации. М: 1998.

32. Методические рекомендации по оценке подземного притока в реки. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1991.

33. Микроэлементы в иловых водах Балтийского моря / О.В.Шишкина, В.В.Гордеев, А.И.Блажчишин и др. / Осадкообразование в Балтийском море. М.: Наука, 1981, с. 207-215.

34. Мироненко В.А. О концепции государственного гидрогеоэкологического мониторинга России. Геоэкология 1993 №1, с.3-11.

35. Мокрик Р.В. Гидрогеология побережья Советской Прибалтики. Автореферат на соискание ученой степени доктора геол.-мин. наук. М.: ВСЕГИНГЕО, 1990, 54 с.

36. Нежиховский Р.А. Вопросы гидрологии реки Невы и Невской губы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988, 223 с.

37. Николаев Ю.В. Пакудина В.Н. Северо-Западный геологический центр "Подземные воды / Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петеребурге в.1997 году". Под ред. Баева А.С., Сорокина Н.Д. СПб, 1998.

38. Осадкообразование в Балтийском море / под ред. А.П.Лисицина, Е.М.Емельянова. М.: Наука, 1981, 248 с.

39. Основной солевой состав иловых вод Балтийского моря/ О.В.Шишкина, Г.А.Павлова и др. / Осадкообразование в Балтийском море, М.: Наука, 1981, с. 191-206.

40. Павлов А.Н. Геологический круговорот воды на Земле., Л., Недра, 1977. 143 с.

41. Паукер Н.Г. Гидрохимический метод в шахтной гидрогеологии. Зап. ЛГИ, т.48, вып.2, 1965.

42. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. Изд. 2-е. М.: Высшая школа, 1975, 342 с.

43. Перенс Р. Андресмаа Э. Антонов В. Ролл Г. Сульц Ю. Управление ресурсами подземных вод в северной части бассейна Псковско-Чудского озера и реки Нарва, Эстония, 2001.

44. Перенс Р. Савицкий Л. Гидрогеологические условия и состояние подземных вод левобережного водосбора реки Нарва. В сборнике «Река Нарва и Нарвское водохранилище». 2000г. С. 24-35.

45. Петров Н.С. Исследование самоочищения подземных вод в горнодобывающих районах (на примере Сланцевско-Кингисеппского горнопромышленного района). Автореферат диссертации на соискание степени геол.-мин. Наук. Л., 1982 .

46. Потапов А.А., Петров Н.С., Кутяйкина М.Н. Полевые и лабораторные исследования по оценке фенольного загрязнения шахтных вод на Ленинградском месторождении горючих сланцев. Всб. «Современные проблемы гидрогеологии и гидрогеомеханики», СПГУ, 2002.

47. Пустельников О.Г. Биогеохимия полузамкнутых заливов и антропогенный фактор седиментации Балтийского моря. Вильнюс: "Academia", 1992, 328 с.

48. Рабочий проект «Организация и создание системы гидрогеоэкологического мониторинга». Норватов Ю.А. Петров Н.С. ВНИМИ, 2000.

49. Рябова М.Б. Закономерности взаимодействия поверхностных и подземных вод трещинно-карстовых массивов. СПб. ГГИ: 1995.

50. Савицкий Л. Валлнер Л. Оценка ресурсов подземных вод кембро-вендской водоносной системы в Восточно-Вирусском уезде, Эстония, 1999.

51. Савицкий Л. И др. Состояние подземных вод в 1997-98гг. Таллин, 1999г. 113 с.

52. Самарина B.C. Гидрогеохимия ЛГУ, 1977.

53. Силин-Бекчурин А.И. Гидродинамические и гидрохимические закономерности на территории Прибалтики / Труды лаборатории гидрологических проблем им. Г.Ф.Саваренского. М.: Наука, 1958, т.20, с. 3-20.

54. Соскин И.М. Многолетние изменения гидрологических характеристик Балтийского моря. Л.: Гидрометеоиздат, 1963,134 с.

55. Степанова Н.В. Тяжелые металлы в водной системе река Нева Невская губа - восточная часть Финского залива / Тр. ГГИ, 1988, вып. 321, с. 44-65.

56. Сялемааб X. Фурман Э. Мунстерхъелм Р. Вялипакка П. Балтийское море. Окружающая среда и экология. Хельсинки, 2002.

57. Усанов Б.П. Система экологического регулирования процессов освоения и застройки побережий Невской губы / Проблемы геоэкологии акваторий и побережий. СПб: Севморгеология, 1991, с. 72-80.

58. Усенков С.М. Гончарова Н.Н., Свешников А.Г. Загрязнение донных отложений портовых гаваней Невской губы, восточная часть Финского залива. Л.: Гидрометеоиздат, 1994.

59. Учаев В.К. Методические особенности поисков и оценки участков скрытого подземного питания малых рек по данным русловых геофизических наблюдений. СПб, 2001.

60. Ушаков Н.А. Принципиальные основы сотрудничества государств в области охраны природной среды / Проблемы государства и права на современном этапе. М. 1973. Вып. 7. С. 253.

61. Хазанович К.К. Воронов А.Н. Анализ взаимодействия подземных вод с захоронениями пиритного огарка / Вестник СпбГУ, Сер. 7, вып. 1, 1987, с.85-90.

62. Цивьян М.В. Изучение сорбционных процессов в системе "вода-донные наносы" / Тр. ГГИ, 1981, вып. 283, с. 74-79.

63. Цивьян М.В. Сланцеперерабатывающее производство и его влияние на санитарное состояние внешней среды. Автореферат на соискание ученой степени кандидата биологических наук. Л. 1973.

64. Цивьян М.В. Коротун Л.В. К вопросу о миграции тяжелых металлов в системе "вода-дно" / Охрана окружающей среды от загрязнения пром. выбросами ЦБП. Л.: Гидрометеоиздат, 1987, с. 4557.

65. Шишкина О.В. Геохимия морских и океанических иловых вод. М.: Наука, 1972, 227 с.

66. Экологическая обстановка в районах Санкт-Петербурга / Под ред. Д.А.Голубева, Н.Д.Сорокина / СПб.: Формат, 2003. 719с.

67. Экологические проблемы Северо-запада России и пути их решения. Под ред. С.Г. Инге-Вечтомова, К.Я. Кондратьева, А.К. Фролова. СПб, 1997, 528 с.

68. Экосистема и ее компоненты. Под ред. И.Н. Давидана. Л.: 1983, вып.1.105 с.

69. Audemard A. Survey of liquefaction structures induced by recent moderate earthquakes / Engineering geology, # 44, 1991. P. 5-17.

70. Backlund P. Holmbom B. Industrial Emissions and toxic Pollutants, Uppsala, 1992.

71. Bell F. Susidence and ground movements in chalk / Engineering geology, # 45, 1992. P. 75-83.

72. Christaras B. Durability of buiding stones and weathering of antiquities in Creta (Greece) / Engineering geology, # 44, 1991. P. 17-27.

73. Durville j. Mechanism and modelization of large slope movements / Engineering geology, #45, 1992. P. 23-41.

74. Engineering geology, # 32, 2000. 135 p.

75. Engineering geology, # 44,1994. 112 p.

76. Engineering geology, # 55, 1997. 175 p.

77. Galtsova V.V. Starobogatov Ya.l. Kulangieva L.V. Levchenko V.F. Mandryka O.N. Radikevich V.V. Ozerov A.A. Kartuzkov D.V. Meiobenthos of Islands in the Eastern Part of the Guif of Finland / Proceeding of 14 th BMB Symposium. Estonia, Parnu, 1995, p. 10.

78. Levchenko V. Evdokimov I. Grisman Z. Menshutkin V. Uralskiy V. The Databases on the Ecological Conditions of the Water Ecosestem of the East Part of the Finnish Guif (St. Petersburg Region) / Proceeding of ISEE95-conference. USA, 1995, 5 p.

79. Lewis B.G. and MacDonell M. M. Release of Radon-222 by vascular plants; effects of transpiration and leaf area / Environ. Qual. 19. 1990. P. 93-97.

80. Lewis B.G. and MacDonell M. Radon transport through a coolseason grass/ Environmental Radioact. 4. 1986. P. 123-132.

81. Mikulski Z. Lazarenko N. Jacobsen T. Water Balabce of the Baltic Sea. A Regional Cooperation Project of the Baltic Sea States International Summer Report / Baltic Sea EnvironmentProceedings №16, 1986.

82. Pearson J. Jones E. Soil concentration of emanating radium-226 and emanation of radon-222 from soil and plants / Tellus 18. 1966. P. 655662.

83. Peltonen Kimmo (2002) Direct groundwater inflow to the Baltic Sea. Temanord, Nordic council, p. 76.

84. Perens R., Andresmaa E., Antonov V., Roll G., Suits U. Groundwater management in the northern Peipsi-Narva river basin, Estonia, 2001.

85. Peulukavichus G. Dilis A. The principles of rational design of forestland / Ecological role of forestland. Vilnus. 1981. P. 177-180.

86. Rashed M. Engineering geological properties of Pliocene argillaceous sediments of Wadi El-Natur region (Egypt) / Engineering geology, #44, 1991. P. 69-79.

87. Rochet L. Ausculation Diagnosis - MONITORING / Engineering geology, #45, 1992. P. 41-57.

88. Rosseland B. Hidar A. Limiting of rivers and catchments in Norway / Water, Air, Soil, Pollution. Vol.41, #1-4, p.165-188. 1988.

89. Savane I. Affian K. Groundwater survey methodology in crystalline basement areas; example of district of Korhogo / Engineering geology, # 44, 1991. P. 79-89.

90. Savitski L., Vallner L. Assessment of ground water resources of Cambrian-Vendian aquifer system in East-Viru Country / EGK report in Estonian. 1999.

91. Taskayev A.I., Popova O.N Alexakhin R.M. Poot absorption of Rn-222 and its transfer into above-ground organs / Health Phys.50. 1986. P. 589-594.

92. Washington J.W. RoseA.W. Regional and temporal relations of radon in soil gas to soil temperature and moisture / Geophys.Res.Letters: 17. P. 829-832.

93. Wetzel A. On physical weathering of various mud89rocks / Engineering geology, #44, 1992. P.89-101.

94. Yilmaz I. Geotechnical properties of alluvial soils: an example from South of Sivas, Turkey / Engineering geology, # 55, 1997. P. 159-167.

95. Zektser I. Dzhamalov R. Role of groundwater in the hydrogeological cycle and in continental water balance / Technical Documents in Hydrigeology. IHPI11Project 2.3.1. Фондовые материалы:

96. Николаев Ю.В. и др. Составление гидрогеологических и инженерно-геологических карт восточной части Балтийского щита масштаба 1: 500 000. СЗГПУ.

97. Рябова М.Б. Закономерности взаимодействия поверхностных и подземных вод трещинно-карстовых массивов. Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. СПб, 1995. ГГИ.