Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пространственное распределение и нормирование концентраций тяжелых металлов в водной экосистеме

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Пространственное распределение и нормирование концентраций тяжелых металлов в водной экосистеме"

На правах рукописи

ТАХ Ирина Петровна

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЕ (РЕКА БЕЛАЯ, СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)

03.00.16 - экология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

0031Т315Т

Майкоп - 2007

003173157

Работа выполнена в ГОУ ВГ10 «Майкопский государственный технологический университет» на кафедре «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов»

Научный руководитель доктор биологических наук, доцент

Сиротюк Эмилия Айсовна

Официальные оппоненты доктор химических наук, профессор

Машуков Нурали Иналович

кандидат биологических наук Яцснко Максим Викторович

Ведущая организация Федеральное государственное учреждение здравоохранения «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Адыгея»

Защита состоится «13» ноября 2007 г в часов на заседании диссертационного совета Д 220 038 05 по биологическим наукам при Кубанском государственном аграрном университете по адресу 350044, г Краснодар, ул Калинина, 13,ауд 637

Тел /факс (8-861) 221-58-65, E-mail vega@radnet ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного аграрного университета по адресу г Краснодар, ул Калинина, 13

Автореферат разослан «12» октября 2007 г

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент /(/? ' Кудинова А.Ф.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Неизбежным результатом хозяйственной деятельности человека является загрязнение поверхностных вод тяжелыми металлами Однако высокая динамичность состава воды и дискретность поступления загрязнителей от антропогенных источников не всегда позволяют выявить тенденцию их накопления в бассейне водоема Для решения данной проблемы многие исследователи (Страхов, 1954, Forstner et al, 1979, Линник и др , 1986, Денисова и др , 1986, Мур и др , 1987, Никано-ров, 1990, Жулидов, 1991) обращаются к изучению донных отложений, как к более инертному во времени компоненту природной среды Активно накапливая тяжелые металлы, донные отложения являются носителями кумулятивного техногенного воздействия на водосборную площадь

Широкое использование р Белая в качестве источника водоснабжения для питьевых и промышленных целей требует постоянного контроля качества ее вод В литературе отсутствует количественная оценка антропогенных и природных факторов, определяющих источники поступления тяжелых металлов в ее речную сеть, нет данных по влиянию физико-химических показателей на межфазовое распределение веществ в системе «вода - взвешенные вещества» и их аккумуляцию в донные отложения Все это приводит к значительным трудностям при анализе имеющейся информации, невозможности получения объективных данных об источниках поступления тяжелых металлов, о степени загрязнения различных участков реки, исходных данных для оперативного и долгосрочного прогнозирования

Цель и задачи работы Целью работы является изучение особенностей накопления и распределения тяжелых металлов компонентами экосистемы р Белая

Для достижения цели были решены следующие задачи

• определены уровень содержания тяжелых металлов и их пространственное распределение в водах р Белая,

• выявлены приоритетные гидрохимические факторы, влияющие на обменные процессы в системе «вода - взвешенные вещества - донные отложения»,

• разработан метод оценки уровня загрязненности речной экосистемы р Белая по донным отложениям с использованием нормирования концентраций тяжелых металлов по индикаторным элементам,

• дана оценка уровня загрязненности тяжелыми металлами р Белая,

• предложены мероприятия по улучшению экологического состояния и функционирования экосистемы р Белая

Научная новизна работы. Впервые проведен сравнительный анализ «количественной» и «качественной» характеристик содержания тяжелых металлов во взвешенном веществе р Белая, позволяющий выявить их источники поступления Определено влияние приоритетных гидрохимических факторов на распределение тяжелых металлов в абиотических составляющих - воде, взвешенном веществе и донных отложениях реки Выявлено влияние гидроксидов железа и марганца на уровень содержания тяжелых металлов в донных отложениях в аэробных условиях Установлено, что нормирование содержания тяжелых металлов по марганцу и железу устраняет влияние, связанное с особенностями гранулометрического и физико-химического состава взвешенного вещества и донных отложений

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты исследования содержания тяжелых металлов в р Белая позволяют выявить механизмы формирования состава воды и процессов, происходящих в водной среде Предложенный метод оценки загрязненности водной экосистемы тяжелыми металлами является экономичным и универсальным Он позволяет оценить степень экологической нагрузки на территорию, выявить источники поступления тяжелых металлов в реку (несанкционированные свалки и склады твердых промышленных и бытовых отходов в водоохранных зонах и др) Данный метод может быть использовал государственными надзорными службами, осуществляющими контроль в структуре сети гидрохимического мониторинга

Материалы исследования нашли отражение в Государственном докладе «О санитарно-эпидемиологической обстановке в Республике Ады-1ея» (Майкоп, 2005, 2006) Результаты исследования вошли в научные отчеты по проекту «Региональный межведомственный план по гигиене окружающей среды» (2006), НИР Института экологии горных территорий КЬЫЦ РАН «Разработка эколого-гигиенических основ системного взаимодействия в сфере охраны окружающей среды, рационального природопользования и обеспечения безопасности населения на Западном Кавказе» (2005, 2006), инициативную НИР по теме «Охрана окружающей среды и рациональное использование природных ресурсов Республики Адыгея» (2001 -2005)

Обоснованность и достоверность результатов. Результаты исследования базируются на обширном аналитическом материале, собранном с использованием апробированных методик и обработанном современными методами математической статистики

Личный вклад автора состоит в выборе методов исследования, анализе литературных источников, сборе фактического материала, проведении аналитических исследований и обработке материала, обсуждении полученных результатов и формулировке выводов

Основные положения, выносимые на защиту:

1 Донные отложения не только отражают качество воды, но и воздействуют на состав других водных объектов и происходящих в них процессах

2 Содержание тяжелых металлов в донных отложениях р Белая определяется окислительно-восстановительными условиями и рН среды

3 Нормирование удельных концентраций тяжелых металлов в донных отложениях по марганцу и железу позволяет оценить экологическую нагрузку на речную экосистему, как во временном, так и в пространственном аспектах

Апробация работы. Результаты исследования докладывались на VI Всероссийской научно-практической конференции «Наука - XXI веку» (г Майкоп, 2005 г), VII и VIII Международной научно-практической конференции «Экологические проблемы современности» (г Майкоп, 2006 г), научном семинаре сотрудников и аспирантов Института экологии горных территорий КБНЦ РАН (г Нальчик, 2006 г), Региональной научно-практической конференции аспирантов, соискателей и докторантов МГТУ (г Майкоп, 2007 г), Международной конференции «Горные экосистемы и их компоненты» (г Нальчик, 2007)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 научных работ, общим объемом 5,26 п л , в том числе одна статья в реферируемом журнале, входящем в номенклатуру ВАК Приняты в печать 2 работы в реферируемые журналы

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, 3-х глав, выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений Работа изложена на 146 страницах машинописного текста, содержит 24 рисунка, 36 таблиц Библиографический список включает 179 наименований, из них 78 - на иностранных языках

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Глава 1. Состояние изученности вопроса. В главе представлен литературный обзор по изучению донных отложений водных объектов, их формированию, характеру накопления и распределения

Показано, что значительный вклад в раскрытие закономерностей формирования химического состава и изучение форм миграции элементов в пресноводных донных отложениях внесли Н М Страхов (1954), U Forstner (1977), G Witmann (1981), П Н Линник и Б И Набиванц (1986), А И Денисова (1986), Дж В Мур и С Рамамурти (1987), А М Никанорова(1990), А В Жулидова (1991) и др

К настоящему времени накоплен большой объем данных по содержанию тяжелых металлов в воде, взвешенном веществе и донных отложениях рек и водоемов Однако, в подавляющем большинстве случаев, в работах приводятся данные об общей концентрации металлов, что позволяет судить только об уровне их содержания в компонентах водной экосистемы

Проанализированные литературные данные показывают, что существует несколько подходов к оценке уровня загрязненности донных отложений Наиболее распространенный метод - сравнение полученных массовых концентраций тяжелых металлов со знаниями величин кларка и фоновых концентраций (Turekian et al, 1961, Forstner, 1977, Виноградов, 1967, Петру-хин, 1989, Перельман, 1989, Contaminants , 1996, Loska, 1997) Также широко используемым на практике приемом нивелирования различий в условиях формирования донных отложений является нормирование (Hirst, 1962, Groot, 1982, Horowitz, 1985, Перельман, 1989, Loring, 1990) Отсутствие единой точки зрения на способы получения объективной информации о степени загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами не позволяет проводить адекватное сравнение уровня загрязненности бассейнов рек

Глава 2. Природно-климатические условия, объект и методы исследования

2.1. Природно-климатические условия бассейна р. Белая В соответствии с ботанико-географическим районированием Северо-Западного Кавказа р Белая расположена в умеренно влажной зоне Среднегодовая температура воздуха составляет +10,6°С Самый жаркий месяц (июль) со среднемесячной температурой воздуха +23°С, абсолютный максимум отмечен в августе +42°С Наиболее низкие температуры наблюдаются зимой среднемесячная температура воздуха составляет -2,4°С, абсолютный

минимум отмечен в январе и равен -31°С Продолжительность безморозного периода составляет 190 дней Зима короткая, мягкая, с частыми оттепелями, снежный покров неустойчивый (максимальная высота покрова составляет 15-20 см) За год с водной поверхности испаряется около 900 мм воды Для равнинной и предгорной части территории характерно сочетание избытка тепла с относительным недостатком влаги, в горной части увлажнение избыточное Относительная влажность воздуха в холодный период, вследствие низких температур, достигает 82 - 84%, а с ростом температур понижается до 63%

2.2. Объект исследования Река Белая - второй по длине и самый мощный по водности левобережной приток р Кубань, впадающий в Краснодарское водохранилище Общая длина р Белая составляет 277 км, площадь водосборного бассейна - 5990 км2 Река берет начало у вершин Главного Кавказского хребта на высоте 2197 м над у м Бассейн реки вытянут в меридианальном направлении, и имеет асимметричное строение, принимая в среднем и нижнем течениях, в основном, левобережные притоки и лишь в верховье - правобережные Бассейн р Белая представляет собой сложную природно-антропогенную систему, в пределах которой взаимодействуют естественные, урбанизированные и аграрные ландшафты По берегам реки расположено большое количество крупных и средних населенных пунктов с достаточно развитой сетью сельскохозяйственных предприятий

2.3. Методики исследования. Исследование участков р Белая проводилось в 2004 - 2007 гг , пробы отбирались два раза в год весной и осенью Пробы воды, взвешенных веществ и донных отложений отбирались в 71 км ниже истока (кордон Лагерный) до устья реки (а Адамий) через каждые 30 - 35 км (семь створов)

За годы исследования было отобрано и проанализировано 1295 проб, в том числе 400 проб поверхностных вод с глубины 0,6h, 185 проб взвешенных веществ и 720 проб донных отложений (из них 36 проб на глубине 20 - 30 см, 42 пробы - 10-20 см) Донные отложения, отобранные в верхнем слое 0-10 см, разделяли на гранулометрические фракции 1,0 -0,5 мм и меньше 0,25 мм, для определения соотношения фракций и содержания металлов в каждой из них

В пробах определялись содержание Fe, Мп, Си, Pb, Zn и гидрохимические показатели - органический углерод, окислителыю-восстановитель-ный потенциал, рН, мутность и температура воды (Алекин и др , 1973, Руководство , 1977)

Отбор и подготовка проб к анализу осуществлялись согласно общепринятым методикам и стандартам Для определения тяжелых металлов в растворенной и взвешенной формах, и для их разделения пробы воды фильтровались через мембранные ядерные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм Пробы взвешенного вещества смывались с фильтра раствором азотной кислоты (1 М) Донные отложения и взвешенные вещества разлагали смесью кислот Ш03 Н28 04 НС1 Н202 = 2 1 1 2 (для определения подвижных форм металлов) Количественное определение содержания тяжелых металлов в образцах (вода, взвешенные вещества и донные отложения) проводили атомно-абсорбционным методом на АА — спектрометрах «Квант - Ъ ЭТА» и «Квант - АФА» Определение рН и окислительно-восстановительного потенциала проводилось потенциометрическим методом на приборе «Ионномер И - 130» Величину органического углерода (Сорг) определяли методом мокрого сжигания по Тюрину (Аринушкина, 1970)

По всем результатам экспедиционных работ составлены акты отбора проб и заполнены протоколы исследований Проведена статистическая обработка данных определены коэффициенты корреляции, доверительные границы изменения параметров для вероятности 0,95

Глава 3. Результаты исследования и их обсуждение 3.1. Содержание тяжелых металлов в воде р. Белая На протяжении всей исследуемой территории природная вода р Белая характеризуется слабоокислительными и окислительными свойствами Наиболее низкие величины окислительно-восстановительного потенциала (от +63 до +267 мВ), зарегистрированные на предгорном и приустьевом участках, обычно соответствуют районам с повышенными значениями рН (7,9 - 9,0)

Установлено, что концентрация металлов в воде реки варьирует в широком диапазоне 0,19 - 2,70 мг/дм3 (железо), 0,007 - 0,22 мг/дм3 (марганец), 0,0009 - 0,14 мг/дм3 (медь), 0,0013 - 0,043 мг/дм3 (цинк) и 0,00008 -0,0025 мг/дм3 (свинец) Средние концентрации растворенных форм металлов в поверхностных водах превышают по железу предельно допустимый уровень для вод хозяйственно-бытового назначения, и составляют 1,1 - 5,2 ПДК, по марганцу превышение незначительное Сравнение полученных результатов с более жестким нормативом, разработанным для водоемов рыбохозяйст-венного назначения, позволило установить, что диапазон варьирования значений составляет для железа от 1,2 до 27,0 ПДК (в среднем 8-13 ПДК), для марганца - от 0,7 до 31,0 ПДК (в среднем 1,2 - 11,0 ПДК) Цинк отмечается в воде только в весенний период, в среднем составляя 1,3-2,1 ПДК

Рис. 1. Пространственное распределение растворенных форм тяжелых металлов по створам р. Белая в весенний период.

Рис. 2. Пространственное распределение растворенных форм тяжелых металлов по створам р. Белая в осенний период.

Средние концентрации некоторых металлов в воде подвержены заметным сезонным колебаниям. Так, максимальные концентрации железа и марганца в растворенной форме приурочены к осеннему периоду (рис. 1,2). •

Характеризуя пространственную динамику металлов, можно отметить, что средние концентрации металлов заметно увеличиваются в воде после прохождения рекой населенного пункта. Выявленная пространственная динамика содержания металлов в речной системе обусловлена, вероятно, наличием на исследуемых участках источников их поступления при одновременном выщелачивании металлов из донных отложений.

3.2. Содержание тяжелых металлов во взвешенном веществе р. Белая Средневзвешенные концентрации тяжелых металлов в реке на всем ее протяжении отмечаются в широком диапазоне железо - 3,1 -2287,3 мг/кг, марганец - 0,75 - 64,5 мг/кг, свинец - 0,08 - 115,1 мг/кг, медь - 0,24 - 0,7 мг/кг и цинк - 1,4 - 15,8 мг/кг Наибольшая концентрация металлов отмечается в среднем течении реки, что связано с их поступлением с прилегающих полей и населенных пунктов с дождевыми стоками Во время осенней гомотермии наблюдается некоторое увеличение содержания металлов во взвешенных частицах в нижнем течении реки, что указывает на протекание процессов десорбции и ионного обмена металлов на поверхности взвешенных частиц, в результате которых некоторая часть железа, марганца, цинка переходит в растворенную форму, а медь и свинец адсорбируются на поверхности взвесей

Увеличение количества транспортируемых наносов (в период весеннего половодья) и стокообразующих осадков (в осенний период) приводит к подавляющему преобладанию в воде взвешенных форм тяжелых металлов Доли растворенных форм тяжелых металлов в весенний и осенний период составляют Бе - 0,1 - 17,0 % и 0,5 - 73,5 %, Мп - 0,06 - 17,4 % и 0,2 - 73,4 %, РЬ - 0,04 - 7,7 % и 0,1 - 14,8 %, Ъл - 0,17 - 8,14 % и 89,0 -99,3 % соответственно

Для экологической оценки состояния водных экосистем предпочтительнее использовать сопоставление количества взвешенных частиц металлов в литре воды и их удельной концентрации во взвешенном веществе Если обе характеристики указывают на их повышенное содержание, то можно с уверенностью констатировать существование на изучаемом участке реки источника поступления данного металла В р Белая данная ситуация была отмечена в 3 - 5 км ниже зоны эксплуатации геотермальных вод Майкопского района и сельскохозяйственных предприятий (по свинцу, цинку и железу), и в 1 км ниже г Майкопа до устья реки в зонах урбанизированных и аграрных ландшафтах (по железу, марганцу, свинцу, меди и цинку) Анализ динамики пространственного распределения тяжелых металлов во взвеси в зонах влияния предприятий показал тенденцию накопления большинства металлов не вблизи объекта (источника загрязнения), а на определенном удалении от него (1-3 км)

Результаты исследования позволили установить, что изученные тяжелые металлы преобладают в водной среде в составе взвешенных частиц, что обусловлено химическими свойствами этих металлов, ионы которых

активно сорбируются природными сорбентами Анализируя полученные нами данные по содержанию тяжелых металлов во взвешенном веществе на изучаемых участках реки, можно подчеркнуть, что между содержаниями меди и марганца, меди и цинка четко просматривается сильная положительная связь (г = 0,68 .0,95) Зависимость между показателями мутности воды, кислотности и металлами выражена слабо и очень слабо (табл 1)

Предположительно, это связано с тем, что взвешенные вещества меньших размеров характеризуются высокой сорбционной емкостью Они в условиях высоких скоростей длительное время находятся в русловом потоке и играют определяющую роль в межфазовом распределении тяжелых металлов в системе «вода - взвешенные вещества» Таблица 1 - Матрица корреляции между содержанием тяжелых металлов

во взвешенном веществе и гидрохимическими показателями

Бе Мп РЬ гп Си Мутность рН ЕЬ

Ре 1,00

Мп 0,61 1,00

РЬ -0,02 -0,23 1,00

гп 0,07 0,50 0,11 1,00

Си 0,26 0,68 -0,10 0,95 1,00

Мутность -0,09 -0,10 -0,42 -0,69 -0,64 1,00

рн 0,39 0,019 0,17 -0,34 -0,29 0,019 1,00

ЕЪ 0,40 0,014 -0,08 0,35 0,43 -0,45 -0,34 1,00

Анализ полученной матрицы корреляции показал, что сильной корреляционной зависимости между изученными показателями нет

3.3. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях р. Белая

Концентрации токсичных веществ в донных отложениях рек обычно превышают их концентрации в водной толще Донные отложения в среднем течении р Белая представлены гравелисто-галечниковым аллювием с песчаным наполнением, в нижнем - покрытым глинисто-илистым осадком Анализ результатов исследования по определению динамики подвижных форм изученных металлов в донных отложениях реки показал, что среднее содержание элементов варьирует по годам и сезонам, однако годичные различия концентраций металлов в отложениях значительно ниже, чем по сезонам года Показатели варьирования содержания тяжелых металлов в верхнем слое донных отложений колеблются в широких пределах цинк - от 2,6 до 33,2 мг/кг (в среднем за год 11,3 мг/кг), свинец - от 1,1 до 14,8 мг/кг (в-сред-

нем за год 4,9 мг/кг), медь - от 0,5 до 7,5 мг/кг (в среднем за год 3,7 мг/кг), марганец - от 25,1 до 140,7 мг/кг (в среднем за год 73,1 мг/кг), железо - от 276,0 до 2217,3 мг/кг (в среднем за год 1172,8 мг/кг)

Наибольшим количеством подвижного марганца, свинца и меди донные отложения характеризуются в весенний период (табл 2) В осенний период, для которого характерен интенсивный биологический круговорот, отмечается существенное снижение концентраций железа и цинка, что вызвано перемешиванием водных масс (гомотермия), сопровождающимся окислением металлов и выпадением последних в виде гидрокси-

дов (Ре(ОН)з и 7л1(ОН)2)

Таблица 2 - Содержание подвижных форм тяжелых металлов в донных отложениях р Белая, мг/кг

Показатель Ре Мп РЬ гп Си

Весна

Среднее значение 1162,99 85,61 7,42 10,10 5,16

Стандартная ошибка 291,75 21,40 0,32 0,41 0,17

Минимум 275,98 47,05 3,00 2,94 1,80

Максимум 2217,25 140,70 14,84 18,85 7,57

Коэффициент вариации, % 25,00 25,01 42,86 41,01 33,94

Осень

Среднее значение 1178,67 58,84 2,44 12,59 2,59

Стандартная ошибка 294,67 14,30 0,11 0,52 0,09

Минимум 389,94 24,69 1,15 2,64 0,52

Максимум 1737,16 94,56 3,98 33,23 6,24

Коэффициент вариации, % 25,00 24,25 43,03 40,98 33,62

По полученным результатам можно констатировать, что почти во всех исследуемых створах металлы концентрируются в донных отложениях р Белая в окислительном горизонте в труднорастворимых формах, связанных с органическими веществами Металлы, мигрирующие в данной форме, являются менее доступными для гидробионтов На участках реки в районе пос Министочник и ст Ханской металлы присутствуют в виде карбонатов с переходом в сульфидные формы, нахождение металлов в данной форме можно отнести к легкодоступной для водных организмов В районе кордона Лагерный металлы входят в структуру минералов, они практически недоступны для гидробионтов и составляют ту часть их запасов, которые захораниваются на дне

В бассейне р Белая обитает 32 вида рыб, принадлежащих к восьми семействам Ихтиофауна р Белая изменяется по мере спуска к устью, где река постепенно принимает равнинный характер В самых верхних участках р Белая и ее притоков обитает только Salmo trutta morpha fario L В районе ст Даховская и с Хамышки преобладает 5 видов реофильных рыб Salmo trutta morpha fario L, Leuciscus aphipsi Aleksandrov, Leuciscus cepha-lus L, Barbus brachycephalus L , Barbus tauricus Kubanicus L, Gobio gobio L, Gobio ciscaucasicus Pallas, Alburnoides bipunctatus Bloch Ниже а Бжедугхабль и г Белореченск встречаются Cymnocephalus cernua L, Acerina cernua L , Chondrostoma nasus h .Chondrostoma colchicum Kubani-cum Aleksandrov, Vimba vimba L , Vimba vimba carinata Pallas, Chalcalbur-nus chalcoides (S ) Drensky, Leuciscus aphipsi Aleksandrov, Leuciscus cepha-lus L, Stizostedion lucioperca L, Abramis brama L, Rutüus rutilus L, Rutilus frisu Guldenstadt, Cyprinus carpió L, Scardinius erythrophthalmus L, Albur-nus alburnus L, Silurus glams L , Nemachilus barbatulus L

В нижнем течении реки видовой состав рыб богаче, при этом к устью он меняется в соответствии с ее гидрологическим режимом Обогащение видового состава происходит, главным образом, за счет лимнофильных рыб Perca fluviatilis L, Micropterus salmoides L, Ecox lucius L, Carassius caras-sius L, Scardimus erythrophthalmus L Для Alburnoides bipuhctatus Bloch и Barbus tauricus kubanicus Aleksandrov, Barbus brachycephalus L совершенно отчетливо видно падение их относительной численности вниз по течению реки В нижнем течении реки преобладает Alburnus alburnus L.

Численность и видовой состав ихтиофауны р Белая изменяется в течение года При этом большие изменения наблюдаются в нижних участках реки, где в значительном числе встречаются фитофильные рыбы Abramis brama L, Blicca bjoerkna L, Rutilus rutilus L и Rutilus frxsn Giildensradt

В ходе исследования состояния донных отложений на различных участках реки проведена обработка данных по выявлению статистических зависимостей между определяемыми показателями Были вычислены парные коэффициенты корреляции между показателями загрязнения донных отложений и физико-химическими показателями (табл 3)

Установлена прямая связь между содержанием цинка и марганца (г = 0,76) и очень тесная связь между цинком и медью (г = 0,90) Заметно слабее выражена обратная зависимость между величиной pH и содержанием Mn, Pb, Zn и Си, что подтверждает известную более высокую подвижность их в кислой среде (Орлов и др , 2002)

Таблица 3 - Матрица корреляции показателей загрязнения и физико-химических свойств донных отложений

Ре Мп РЬ Ъи Си рн ЕЬ г

Ре 1,00

Мп 0,50 1,00

РЬ -0,58 0,016 1,00

Ътх 0,43 0,76 0,40 1,00

Си 0,62 0,57 0,14 0,90 1,00

рн 0,67 -0,04 -0,85 -0,32 -0,10 1,00

ЕЬ 0,21 0,88 0,29 0,69 0,45 -0,39 1,00

Сорг 0,56 -0,25 -0,76 -0,45 -0,21 0,92 -0,44 1,00

Высокой величиной характеризуется зависимость между окислительно-восстановительным потенциалом и такими металлами как марганец и цинк - 0,88 и 0,69 соответственно Зависимость концентрации железа и органического углерода характеризуется как средняя (г = 0,56)

Между концентрациями металлов и окислительно-восстановительным потенциалом отмечена положительная связь, а между кислотностью, органическим углеродом и металлами - отрицательная

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на адсорбционную способность ионов тяжелых металлов, являются размеры частиц Определяющее значение имеет удельная площадь их поверхности Статистический анализ связей концентраций металлов с размерами частиц донных отложений р Белая показал, что коэффициенты корреляции имеют положительные значения между частицами 0,25 - 1,0 и <0,25 мм Сильная связь отмечается между гранулометрическими фракциями донных отложений Ре (г = 0,99), РЬ (г = 0,97), Си (г = 0,69), Ти (г = 0,93), Мп (г = 0,45) Это означает, что частицы ила - главный сорбирующий и коагулирующий материал для приведенных выше тяжелых металлов

В литературе неоднократно отмечалась существенная роль в геохимических циклах Бе и Мп Процессы круговорота ряда элементов между водой и донными отложениями связаны с оксидами и гидроксидами Бе и Мп - хорошими адсорбентами элементов из водных растворов вследствие высоких отрицательных значений заряда, большой удельной поверхности частиц и высокой емкости катионного обмена (Мизандронцев, 1990) По полученным результатам можно отметить, что марганец хорошо адсорбирует медь (г = 0,92), цинк (г = 0,45) и железо (г = 0,44) в крупной грануло-

метрической фракции (1,0 - 0,25 мм), а железо - в мелкой фракции (<0,25 мм) - для г = 0,79 (Си), г = 0,50 (2п) и г = 0,65 (Мп), что свидетельствует о процессах трансформации тяжелых металлов в донных отложениях и участии цинка и меди в редокс-цикле железа и марганца

В исследуемых пробах содержание всех металлов находится на фоновом уровне, исключение составляют лишь отдельные точки отбора, где содержание РЬ, 2п, Си, Ре и Мп немного превышает уровень фона Зарегистрированы максимальные величины концентраций цинка (в 1,2 -1,9 раза) и свинца (в 1,4 - 1,7 раза), превышающие природные значения в донных отложениях на участке пос Министочник, а Бжедугхабль и устьевой части реки, медь (в 1,2- 2,0 раза) - в нижнем течении р Белая, железо (в 1,3 раза) и марганец (в 1,6 раза) - в а Бжедугхабль

Анализ динамики содержания металлов в различных слоях донных отложений указывает на то, что оно варьирует под воздействием комплекса эндогенных (микрорельеф, активность микробиологических процессов, содержание органических веществ, рН, окислительно-восстановительные условия) и экзогенных факторов, в том числе антропогенных Верхние слои более обогащены тяжелыми металлами, что вызвано их поступлением из водной толщи с биологическими компонентами и проточным связыванием с органическими веществами

По всем изученным разрезам четко прослеживается снижение концентраций свинца, цинка, меди и железа вниз по профилю донных отложений (табл 4)

Таблица 4 - Содержание тяжелых металлов в иловых горизонтах р Белая, мг/кг

Глубина отбора, м Свинец Цинк Медь Железо Марганец

0-10 7,42±0,33 11,34±0,41 3,87±0,17 1235,78±293д3 72,22±17,41

10-20 6,87±0,31 8,08±0,33 3,61±0,14 1035,01±258,75 74,23±18,56

20-30 5,71±0,24 7,96±0,37 3,76±0,14 1166,43±291,61 77,68±19,42

Незначительное содержание тяжелых металлов в донных отложениях показывает, что вертикальное распределение цинка, меди, свинца и железа достаточно однородное, что свидетельствует о равномерной антропогенной нагрузке и близких к оптимальным условиях для "перемешивания" грунта

3.4. Нормирование концентраций тяжелых металлов во взвешенном веществе и донных отложениях по марганцу и железу Используемые в настоящее время методы оценки качества воды с помощью системы ПДК загрязняющих веществ не дают полного представления о состоянии природных вод и не являются достаточной гарантией их охраны от загрязнения При оценке уровня загрязненности реки используются среднегодовые концентрации содержания загрязняющих веществ в водном потоке Для получения объективных среднегодовых значений требуются отбор и анализ большого количества проб, отобранных в разные гидрологические периоды года Донные отложения - наиболее консервативный компонент речной экосистемы, отражающий уровень содержания тяжелых металлов в водной толще реки, поэтому они могут выступать объективным источником информации о степени загрязнения водной системы в целом

Предложенный в работе метод позволяет выявить источники поступления тяжелых металлов, оценить экологическую нагрузку тяжелых металлов, как на отдельные участки, так и на речную экосистему в целом, оценить экологическую нагрузку на речные экосистемы в отдаленных районах, где организация створов экологического мониторинга невозможна

Из многочисленных литературных данных следует, что минералогический состав и гранулометрические характеристики донных отложений влияют на содержание в них тяжелых металлов Концентрация индикаторного элемента изменяется в зависимости от минералогического состава и гранулометрических характеристик донных отложений, и при этом пропорционально изменяется концентрация нормируемого элемента Следовательно, нормирующий элемент должен быть важной составной частью одного (или более) носителя тяжелых металлов и отражать гранулометрическую изменчивость донных отложений Считаем, что при оценке уровня загрязненности речных осадков необходимо учитывать влияние указанных факторов и вводить соответствующие поправки

В водах многие металлы активно соединяются с аморфными гидро-ксидами железа и марганца, так как они являются хорошими природными сорбентами изучаемого набора тяжелых металлов На основании этого можно предположить, что в качестве нормирующего фактора при сравнении содержания тяжелых металлов в донных отложениях и взвешенном веществе рек можно использовать концентрации железа и марганца В наших исследованиях во всех точках отбора наблюдалась корреляционная зависимость между содержанием железа и изучаемыми металлами в

весенний и осенний период (г = 0,32...0,80, г = 0,56.. .0,96 соответственно) и между содержанием марганца и остальными тяжелыми металлами (г = 0,25.. .0,92, г = 0,26.. .0,87 соответственно).

При сравнении полученных данных видно, что нормирование по марганцу и железу нивелирует разницу между содержанием тяжелых металлов в различных фракциях донных отложений в пределах одного створа при аэробных условиях (рис. 3). Наблюдается отсутствие корреляционной связи концентрации свинца с основными «носителями» микроэлементов (железо, марганец и органическое вещество). Высокие коэффициенты корреляции между Си и Zn (г = 0,90), Си и Fe (г = 0,63), Zn и Мп (г = 0,77) указывают на общие источники загрязнения донных отложений этими металлами.

Кластерный анализ показал, что индикаторный компонент отражает влияние размерности фракций на содержание тяжелых металлов в донных отложениях, причем вариации концентраций тяжелых металлов на разных участках реки (кроме устья) обусловлены, в основном, изменением содержания фракций донных отложений 1,0 - 0,25 мм (песками разной крупности).

Литературные сведения показывают, что поступление тяжелых металлов и органического углерода в донных отложениях преобладает в анаэробных условиях в мелкой гранулометрической фракции (Salomons, 1984; Di Тою, 1992; Мельничук, 1993; Третьякова, 2000).

2,5 г~ Pb/Fe*100

Точки отбора Точки отбора

Рис. 3. Нормированные значения РЬ по Ре и Мп в створах 1 - 3 р. Белая: створ 1,2— аэробные условия; створ 3 - анаэробные условия.

В нашей работе этот механизм не подтвердился. Наибольшее накопление тяжелых металлов и органического углерода наблюдалось в крупной гранулометрической фракции донных отложений в аэробных и умеренно-анаэробных условиях. Полученные результаты позволяют признать накопление тяжелых

металлов и органических веществ в донных отложениях исследуемых участков р Белая двумя параллельно протекающими процессами Повышенное содержание тяжелых металлов в анаэробных условиях связано с образованием и осаждением в донных отложениях нерастворимых сульфидов металлов, а резкое уменьшение скорости деструкции органического вещества в восстановительных условиях приводит к накоплению органического углерода

3.5. Оценка уровня загрязненности тяжелыми металлами донных отложений р. Белая. Нами проведена сравнительная оценка уровня загрязненности тяжелыми металлами р Белая с использованием кластерного анализа нормированных по марганцу и железу удельных концентраций тяжелых металлов в донных отложениях, что позволило выявить ее наиболее загрязненные участки Сопоставление нормированных величин тяжелых металлов по марганцу и железу показало, что наибольшее антропогенное воздействие испытывают по свинцу и цинку участки реки в 1 км выше г Майкопа, по железу, свинцу и меди участки реки в 1 км ниже г Майкопа до устья реки

Динамика загрязненности тяжелыми металлами р Белой в 2004 г и 2006 г аналогична, однако в 2004 г. отмечено наибольшее содержание тяжелых металлов в нижнем течении реки Значения нормированных величин тяжелых металлов (усредненные по всем точкам наблюдения) за 2004 г и 2006 г приведены на рис 4

25

•е-

РеУМп * 100

Хп/Мп * 100

Рис 4 Сравнение нормированных значений тяжелых металлов в донных отложениях р Белая (2004 г и 2006 г )

Можно предположить, что в 2004 г на реку по меди, свинцу, цинку и железу в нижнем течении реки (в 1 км ниже города до устья реки) осуществлялась более высокая экологическая нагрузка, чем в 2006 г

3.6. Мероприятия но улучшению эколо! ической ситуации в экосистеме р. Белая Оценка состояния р Белая позволила установить, что на ее территории сложилась неблагополучная экологическая обстановка Особо негативное влияние на водосток р Белая оказывает несоблюдение водоохранной зоны в предгорной части она нарушена по правому берегу на 100 - 200 м, по левому - на 200 - 300 м

Берега реки подвержены размыву, что ведет к периодическому подтоплению населенных пунктов Отсутствие растительности сказывается на активности ветровой и водной эрозии Река Белая протекает в рекреационной зоне, где ежегодно бывают тысячи туристов, которые сбрасывают твердые бытовые отходы в естественные понижения рельефа местности, что представляет опасность распространения загрязняющих веществ Обследование территории бассейна реки выявило наличие большого количества несанкционированных свалок возле поселений, в лесополосах и на прибрежных территориях

Для улучшения экологической ситуации экосистемы реки на всей территории ее протекания необходимо разработать систему природоохранных мероприятий, включив в нее следующие провести паспортизацию всех промышленных, коммунально-бытовых и сельскохозяйственных предприятий, расположенных в бассейне р Белая, провести реконструкцию существующих очистных сооружений, запретить распашку пойменных земель и использование водоохранной зоны для выпаса скота, не допускать возделывания пропашных культур на склонах крутизной более 2 -3°, возобновить работу гидропостов, расчистить русло реки и ее притоков от веток и мусора, провести берегоукрепительные работы и осуществить высадку по ее берегам деревьев и кустарников В нижнем течении реки рекомендуется высаживать Salix alba L, АIñus incana L Moench, Alnus glutinosa L Gaertn, Populus alba L, Populus nigra L, Cotinus cogygria Scop , Lycium barbarum L, Swida australis (C A Mey) Pojark и Ligmtrum vulgare L, в среднем - Acer platanoides L и Tilia cordata Miller Посадка этих растений должна осуществляться на расстоянии 8 м от русла и предусматривать ряд кустарников на расстоянии 3 м от уреза воды

Реализация предложенных мероприятий позволит снизить антропогенную нагрузку на водные объекты бассейна р Белая, восстановить гидрохимический режим, подводный ландшафт и биологическое разнообразие

Выводы и рекомендации

1 Активизация биологических и физико-химических процессов в условиях повышенных температур способствует накоплению тяжелых металлов в компонентах экосистемы р Белая Концентрации взвешенных частиц тяжелых металлов характеризуются неоднородностью на различных участках реки

2 Наибольшая концентрация тяжелых металлов отмечается в среднем течении реки, что связано с их поступлением с дождевыми стоками с прилегающих сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов Наблюдается тенденция накопления большинства металлов не вблизи объекта (источника загрязнения), а на определенном удалении от него (1 -3 км) Увеличение количества транспортируемых наносов приводит к подавляющему преобладанию взвешенных частиц в весенний период

3 Распределение металлов в системе «вода - взвешенные вещества» определяется индивидуальными химическими свойствами каждого из металлов, количеством транспортируемых взвешенных частиц в речном потоке, их гранулометрическим и минералогическим составом, а также физико-химическими условиями водной среды

4 Концентрации металлов в донных отложениях подвержены значительным колебаниям по годам и сезонам, однако годичные различия в показателях значительно ниже, чем их варьирование по сезонам Содержание тяжелых металлов в донных отложениях, в целом, находится на фоновом уровне для незагрязненных водоемов Хорошая адсорбция железом (г = 0,50 0,79) цинка и меди в мелкой фракции, и марганцем (г = 0,45 0,92) - в крупной фракции, свидетельствует о процессах трансформации тяжелых металлов в донных отложениях и участии цинка и меди в редокс-цикле

5 Содержание тяжелых металлов в донных отложениях р Белая определяется окислительно-восстановительными условиями и рН среды В аэробных условиях решающее влияние на содержание металлов оказывают марганец и железо, которые выступают в качестве «сорбционной ловушки» для других металлов Накопление тяжелых металлов и органических веществ в донных отложениях исследованных участков р Белая -два параллельно протекающих процесса

6 Нормирование по донным отложениям отражает их гранулометрическую изменчивость, позволяет выявить источники поступления тяже-

лых металлов в речную систему, снизить объем химико-аналитических работ при оценке существующего уровня нагрузки тяжелых металлов на речные экосистемы, сократить расходы на организацию створов постоянного наблюдения

7 Рекомендуется внедрить в систему государственных экологических и санитарно-гигиенических служб, осуществляющих мониторинг водных объектов, метод оценки уровня загрязненности речных экосистем по донным отложениям

Список основных публикаций по теме диссертации

1 Tax, И П Критические проблемы гидрологической обстановки на территории Западного Кавказа / Ю В Жарков, И П Tax, Н Е Костина Юб сб тр ИЭГТ КБНЦ РАН «Проблемы экологии горных территорий» -Нальчик, 2004 - (0,48 п л)

2 Tax, И П Исследование кинетики сорбции соединений тяжелых металлов донными отложениями (на примере Краснодарского водохранилища) / И П Tax Матер Межд конф ИЭГТ КБНЦ РАН «Горные экосистемы и их компоненты» Нальчик, 2005 - С 112-114 (0,29 п л )

3 Tax, И П Исследование механизма сорбции тяжелых металлов илистыми донными отложениями / И П Tax Матер VI Всерос науч -практ конф «Наука - XXI века» - Майкоп ООО «Качество» 2005 -С 127- 128 (0,19 п л)

4 Tax, И П Пути перехода металлов их донных отложений в воду / И П Tax, Э А Сиротюк Матер VII Межд науч -практ конф «Экологические проблемы современности» - Майкоп ООО «Качество», 2006 -С 331 -332 (0,19 п л)

5 Tax, И П Изучение процессов трансформации тяжелых металлов в донных отложениях р Белая / И П Tax Матер Per науч -практ конф аспирантов, соискателей и докторантов МГТУ - Майкоп ООО «Качество», 2007 -С 103 - 105 (0,29 и л)

6 Tax, И П Распределение тяжелых металлов по абиотическим компонентам экосистемы р Белая / ИП Tax Сб тр Межд конф «Горные экосистемы и их компоненты» -Нальчик 2007 -(1,44п л)

7 Tax, И П Концентрация тяжелых металлов в донных отложениях р Белая / И П Tax Сб тр Межд конф «Горные экосистемы и их компоненты» - Нальчик 2007 - (0,86 п л )

8 Tax, И П Распределение тяжелых металлов в поверхностном слое донных отложений р Белая / И П Tax, Э А Сиротюк Матер IV Межд конф «Экология речных бассейнов» - Владимир 2007 - (0,48 п л )

9 Tax, И П Нормирование концентраций тяжелых металлов в донных отложениях р Белая природными сорбентами / И П Tax, Э А Сиротюк Матер IV Межд конф «Экология речных бассейнов» - Владимир 2007 - (0,48 п л )

10 Tax, И П Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование донных отложений / Э А Сиротюк, И П Tax // Экологический вестник Северного Кавказа - 2007 - Т 3 - № 2 - С 68 -71 (0,27 п л)

11 Tax, И П Пространственное распределение и трансформация тяжелых металлов в донных отложениях р Белая /И П Tax, Э А Сиротюк // Экология и промышленность России - 2007 - № 9 - С 2-4 (0,29 п л )

ГАХ Ирина Петровна

ПРОСТРАНСТВЕННОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ И НОРМИРОВАНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ В ВОДНОЙ ЭКОСИСТЕМЕ (РЕКА БЕЛАЯ, СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ КАВКАЗ)

Автореферат

Подписано в печать 12 10 2007 г Формат бумаги 60x84'/|6 Бумага ксероксная Гарнитура Тайме Уел печ л 1,25 Заказ №865 Тираж ЮОэкз

Издательство МГТУ 385000, г Майкоп, ул Первомайская, 191

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Тах, Ирина Петровна

ВВЕДЕНИЕ.'.

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ВОПРОСА И ЦЕЛЬ РАБОТЫ.

1.1. Состояние загрязненности водных экосистем тяжелыми металлами.

1.1.1. Пространственное распределение и формы нахождения тяжелых металлов в реках.

1.1.2.3агрязнение донных отложений природных вод.

1.1.3.Факторы, влияющие на геохимическую аккумуляцию тяжелых металлов в реке.

1.1.4.Влияние окислительно-восстановительных условий на формы нахождения тяжелых металлов в донных отложениях.

1.1.5.Влияние рН среды на протекание обменных процессов.

1.1.6.Оценка уровня загрязненности тяжелыми металлами поверхностных вод и донных отложений.

1.2. Цель и задачи работы.

ГЛАВА 2. РАЙОН И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Природно-климатические условия бассейна р. Белая

2.2. Краткая гидрологическая характеристика бассейна р. Белая.

2.3. Методические аспекты исследования.

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

3.1 .Содержание тяжелых металлов в воде р. Белая.

3.2. Содержание тяжелых металлов во взвешенном веществе р. Белая

3.3. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях р. Белая.

3.4. Нормирование концентраций тяжелых металлов во взвешенном веществе, донных отложениях и использование в работе результатов.

3.4.1.Нормирование концентраций тяжелых металлов во взвешенном веществе и донных отложениях по марганцу и железу.

3.4.2.Зависимость накопления тяжелых металлов и органических веществ в донных отложениях от окислительно-восстановительных условий.

3.5. Оценка уровня загрязненности тяжелыми металлами донных отложений р. Белая.

3.5.1. Динамика загрязненности тяжелыми металлами р. Белая (2004 - 2006 гг.)

3.5.2.Сравнеиие уровней загрязненности тяжелыми металлами различных речных экосистем по донным отложениям.

3.6. Мероприятия по улучшению экологической ситуации в экосистеме р. Белая.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Пространственное распределение и нормирование концентраций тяжелых металлов в водной экосистеме"

Рациональное использование и охрана водных ресурсов - одна из важнейших проблем современности, решение которой невозможно без всестороннего исследования водоемов. Особое значение при этом приобретает изучение донных отложений в водных объектах. Их формирование, характер накопления, распределение и состав отражают совокупность процессов, протекающих на водосборе. Донные отложения - аккумуляторы и трансформаторы поступающего в водные экосистемы вещества, активно участвующие в общей системе его круговорота и влияющие на формирование качественного состава вод.

К настоящему времени накоплен большой объем данных по содержанию тяжелых металлов в воде, взвешенном веществе и донных отложениях рек и водоемов. Однако в подавляющем большинстве случаев, так как приводится общая концентрация металла, можно судить только об уровнях содержания тяжелых металлов в компонентах водных экосистем. Для прогнозирования поведения' тяжелых металлов в йодных экосистемах, их подвижности и доступности для живых организмов, процессов захоронения или эмиссии из донных отложений необходимы знания о формах нахождения тяжелых металлов и физико-химических процессах, происходящих на границах раздела "вода -взвешенное вещество" и "вода - донные отложения". Важную роль имеет соотношение взвешенных и растворенных форм тяжелых металлов. По обобщенным данным таких исследователей, как Н.М. Страхов (1954), А.П. Лисицын (1956), А.П. Нестерова (1960), Л.Л. Демина (1982), Дж. В. Мур и С. Рамамурти (1987) для большинства микроэлементов в речных экосистемах наблюдается преобладание взвешенной формы над растворенной.

Содержание тяжелых металлов в донных отложениях и взвешенных веществах зависит от многих факторов, но решающую роль оказывают рН среды и сульфат -сульфидное равновесие, которое, в свою очередь, определяется окислительно-восстановительными условиями донных отложений. Изменение окислительно-восстановительных условий в донных отложениях приводит к изменению валентности металлов -и форм нахождения для природных вод любого типа, независимо от их химического состава или гидрологического режима.

Для целей экологического мониторинга при изучении транспорта и сорбции загрязняющих веществ очень важна классификация донных отложений по размеру составляющих их частиц. Физико-химический состав донных отложений дает информацию за более продолжительный период времени, чем анализ воды, характеризующий только качество воды на момент отбора пробы.

В последнее время возрастает понимание того факта, что транспорт веществ на границе раздела "вода - донные отложения" происходит как в одном, так и другом направлении. Это означает, что донные отложения не только отражают качество воды, но и воздействуют на состав водных объектов и происходящие в них процессы.

Показательно значительный вклад в раскрытие закономерностей формирования химического состава и изучение форм миграции элементов в пресноводных донных отложениях внесли Н.М. Страхов (1954), У. Фёрстнер (1979), П.Н. Линник (1986), А.И. Денисова (1986), Дж.В. Мур (1987), A.M. Никаноров (1990), А.В. Жулидов (1991) и др.

В настоящее время для оцекки уровня загрязненности водной среды используют следующие нормативы: предельно допустимая концентрация веществ в воде водоема хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования (ПДКВ) и предельно допустимая концентрация веществ в воде водоема, используемого для рыбохозяйственных целей (ПДКвр), которые позволяют оценить текущее состояние водных экосистем. Однако отсутствуют нормативы для донных отложений, которые являются объективной информацией о степени загрязнения водной системы в целом.

Проанализированные данные научной литературы указывают на то, что существует несколько подходов при оценке уровня загрязненности донных отложений или взвешенных веществ. Наиболее распространенный метод сравнение полученных массовых концентраций тяжелых металлов со значением величин кларка и фоновых концентраций, официально установленными допустимыми уровнями (Turekian et al., 1961; Виноградов, 1967; Forstner, 1977; Петрухин, 1989; Перельман, 1989; Contaminants., 1996; Loska, 1997).

В изученных литературных' источниках значение величин фоновых концентраций в донных отложениях различными авторами рассчитываются и трактуются по-разному. Отсутствие единой точки зрения на способы получения объективной информации о степени загрязнения водных экосистем тяжелыми металлами не позволяет проводить адекватное сравнение уровня загрязненности бассейнов рек.

Литературные сведения показывают, что минералогический состав и гранулометрические характеристики донных отложений контролируют изменение в них тяжелых металлов. Широко используемым на практике , i приемом нивелирования различий в условиях формирования донных отложений является нормирование. Считаем, что при оценке уровня загрязненности речных осадков необходимо учитывать влияние указанных факторов и вводить соответствующие поправки. Степень влияния гидроксида железа и оксида марганца на сорбцию металлов проявляется значительно больше, чем следовало бы ожидать исходя из их весового вклада в составе частиц донных отложений.

Это связано со способностью данных природных сорбентов покрывать тонким слоем поверхность других частиц твердого осадка, что значительно увеличивает их удельную рабочую сорбционную площадь. На основании этого можно

I * предположить, что в качестве нормирующего фактора при сравнении содержания тяжелых металлов в донных отложениях и взвешенном веществе рек можно использовать концентрацию железа и марганца.

Статистическая обработка результатов (регрессионные зависимости и нормирование) представлена в работах: R. Gibbs, 1977; S. Luoma, 1981; A. Groot, 1982; М. Leinen, 1984, экспериментальное и математическое моделирование в работах: Е.А. Jenne, 1995; W. Petersen, 1995; S. Moran, 1996; P. Huang, 1996; A.Turner, 1996; A. Widerlund, 1996.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Тах, Ирина Петровна

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Активизация биологических и физико-химических процессов в условиях повышенных температур способствует накоплению тяжелых металлов в компонентах экосистемы р. Белая. Концентрации взвешенных частиц тяжелых металлов характеризуются неоднородностью на различных участках реки.

2. Наибольшая концентрация тяжелых металлов отмечается в среднем течении реки, что связано с их поступлением с дождевыми стоками с прилегающих сельскохозяйственных угодий и населенных пунктов. Наблюдается тенденция накопления большинства металлов не вблизи объекта (источника загрязнения), а на определенном удалении от него (1 - 3 км). Увеличение количества транспортируемых наносов приводит к подавляющему преобладанию взвешенных частиц в весенний период.

3. Распределение металлов в системе «вода - взвешенные вещества» определяется индивидуальными химическими свойствами каждого из металлов, количеством транспортируемых взвешенных частиц в речном потоке, их гранулометрическим и минералогическим составом, а также физико-химическими условиями водной среды.

4. Концентрации металлов в донных отложениях подвержены значительным колебаниям по годам и сезонам, однако годичные различия в показателях значительно ниже, чем их варьирование по сезонам. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях, в целом, находится на фоновом уровне для незагрязненных водоемов. Хорошая адсорбция железом (г = 0,50.0,79) цинка и меди в мелкой фракции, и марганцем (г = 0,45.0,92) - в крупной фракции, свидетельствует о процессах трансформации тяжелых металлов в донных отложениях и участии цинка и меди в редокс-цикле.

5. Содержание тяжелых металлов в донных отложениях р. Белая определяется окислительно-восстановительными условиями и рН среды. В аэробных условиях решающее' влияние на содержание' металлов оказывают марганец и железо, которые выступают в качестве «сорбционной ловушки» для других металлов.

Накопление тяжелых металлов и органических веществ в донных отложениях исследованных участков р. Белая - два параллельно протекающих процесса.

6. Нормирование по донным отложениям отражает их гранулометрическую

I < изменчивость, позволяет выявить источники поступления тяжелых металлов в речную систему, снизить объем химико-аналитических работ при оценке существующего уровня нагрузки тяжелых металлов на речные экосистемы, сократить расходы на организацию створов постоянного наблюдения.

7. Рекомендуется внедрить в систему государственных экологических и санитарно-гигиенических служб, осуществляющих мониторинг водных объектов, метод оценки уровня загрязненности речных экосистем по донным отложениям.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Тах, Ирина Петровна, Майкоп

1. Абакумов, В.В. Экологические модификации и критерии экологического нормирования / В.В. Абакумов. - JL: Гидрометеоиздат, 1991. -С. 18-24.

2. Алекин, О.А. Руководство по химическому анализу вод суши / О.А. Алекин, А.Д. Семенов, Б.А. Скопинцев. JI.: Гидрометеоиздат, 1973. - 269 с.

3. Алексеенко, В.А. Экологическая геохимия /В.А. Алексеенко. М.: Логос, 2000.-С. 405-410.

4. Аринушкина, Е.П. Руководство по химическому анализу почв / Е.П. Аринушкина. М.: Изд-во МГУ, 197(). - 489 с.

5. Баас-Бекинг, Л.Т.М. Пределы колебаний рН и окислительно-восстановительных потенциалов природной воды / Л.Т.М. Баас-Бекинг, И.Ф. Каплан, Д. Мур // В кн.: Геохимия литогенеза. М.: Изд-во иностр. литер-ра, 1963.-С. 11-84.

6. Батоян, В.В. Геохимические исследования донных осадков внутренних водоемов / В.В. Батоян, Н.С. Касимов //В кн: Круговорот вещества и энергии и водоема. Иркутск, 1985. вып. 5. - С. 80.

7. Белоконь, В.Н. Содержания тяжелых металлов, органических веществ и соединений биогенных элементов в донных отложениях Дуная / В.Н. Белоконь, Я.И. Басс // Водные ресурсы. 1993. - Т. 20. - С. 469 - 478.

8. Белюченко, И.С. Антропогенная экология / И.С. Белюченко. -Краснодар: Печатный двор Кубани. 1998. 190 с.

9. Белюченко, И.С. Экология Кубани. 4.II / И.С. Белюченко. -Краснодар: Изд-во КГАУ, 2005. С. 32, 214, 223.

10. Беспамятное, Г.П. Предельно допустимые концентрации химических веществ в окружающей среде / Г.П. Беспамятнов, Ю.А. Кротов. -Л.: Химия, 1985.- 140с.

11. Беус, А.А. Геохимия литосферы / А.А. Беус. М.: Недра, 1972. - С.

12. Бреховских, В.Ф. Тяжелые металлы в донных отложениях Ивановского водохранилища / В.Ф. Бреховских, З.В. Волкова, А.Г. Кочарян //Водные ресурсы. 2001. - Т. 28. - № 3. - С. 310 - 319.

13. Будников, Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем / Г.К. Будников. М: Наука. 1998. - 270 с.

14. Варшал, Г.М. Изучение химических форм элементов в поверхностных водах / Г.М. Варшал, Т.К. Велюханова, И.Я. Кощеева // Журнал аналитическая химия. 1983.-Т. 38. -№12. -С. 1590- 1600.

15. Вернадский, В.И. История природных вод / В.И. Вернадский. -М.: ОНТИ. 1933-1936.-С. 85-96.

16. Виноградов, А.Г. Среднее содержание элементов в главных типах изверженных горных пород земной коры / А.Г. Виноградов. // Геохимия. -1962.- №7.-С. 555.

17. Виноградов, А.П. Введение в геохимию океана / А.П. Виноградов. -М.: Наука. 1967.- 190 с.

18. Виноградова, Н.Н. Донные отложения Сенежского водохранилища и их влияние на его экологическое состояние /Н.Н. Виноградова // Водные ресурсы. 2001. - Т. 28. - № 1. - С. 82 - 87.

19. Выхристюк, Л.А. Роль взвешенных веществ в формировании донных отложений Куйбышевского водохранилища / JI.A. Выхристюк, С.И. Третьякова // Гидрохимические материалы. 1986. - Т. 96. - С. 98 -104.

20. Вышемирский, B.C. Органическое вещество в Мировом океане /B.C. Вышемирский. -Новосибирск.: НГУ. 1986. С. 73-89.

21. Гидрометеорологическое изд-во, 1962. С. 421- 537.

22. Гапеева, М.В. Локализация и распределения тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ верхней Волги / М.В. Гапеева, В.В.

23. Законнов, А.А. Гапеев // Водные ресурсы. 1997. - Т.24. - №2. - С. 174 — 180.

24. ГОСТ 17.1.5.01. 80. Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб донных отложений водных объектов для анализа на загрязненность.

25. ГОСТ 17.1.5.05. 85. Общие требования к отбору проб природной воды для определения химического состояния и физических свойств.

26. Гордеев, В.В. Речной сток 'в океан и черты его геохимии / В.В. Гордеев. М.: Наука. 1983. - 160 с.

27. Даувальтер, В.А. Оценка экологического состояния поверхностных вод севера: седиментологический подход / В.А. Даувальтер //В кн: Антропогенное воздействие на природу севера и его экологические последствия. Апатиты. 1999. - С. 212.

28. Даувальтер, В.А. Тяжелые металлы в донных отложениях озерно-речной системы оз. Инари р. Пасвик / В.А. Даувальтер //Водные ресурсы. -1998. - Т. 25. - № 4. - С. 494 - 500.

29. Демина, JI.JI. Формы миграции тяжелых металлов в океане /JI.JI. Демина. М.: Наука. 1982. - С. 8 - 9.

30. Денисова, А.И. Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды / А.И. Денисова, Е.П. Нахшина, Б.И. Новиков, А.К. Рябов. -Киев.: Наука думка. 1987.- 163 с.

31. Жарков, Ю.В. Критические проблемы гидрологической обстановки на территории Западного Кавказа. / fo.B. Жарков, И.П. Tax, Н.Е. Костина //Юбил. сб. тр. ИЭГТ КБНЦ РАН «Проблемы Экологии горных территорий», Нальчик. 2004.

32. Зубенко, И.Б. Фракционное распределение тяжелых металлов в донных отложениях водохранилищ Днепра / И.Б. Зубенко, П.Н. Линник // Гидробиологический журнал. 1997. - Т. 33. - №3. - С. 101- 112.

33. Зубкова, Е.И. Тяжелые металлы в донных отложениях р. Днестра и Дубоссарского водохранилища / Е.И. Зубкова // Гидрологический журнал. -1996. Т. 32. - № 4. - С. 94 - 102.

34. И СО 5667/2, 5667/3, 5667/4 : 1980. Руководство по методам отбора проб. Руководство по хранению и обработке проб. Ч 2.

35. ИСО 5667 1:1980. Качество воды. Отбор проб. Руководство по составлению программ отбора проб. Ч. 1

36. Карнаухова, Г.А. Гидроэкология: степень загрязнения Братского водохранилища тяжелыми металлами / Г.А. Карнаухова // Инженерная экология.-2001.-№4.-С. 15-24.

37. Ковальский, В.В. Геохимическая экология / В.В. Ковальский. М.: Наука. 1974.-269 с.

38. Козлова, С.И. Трансформация форм ртути и процессы ее миграции в экосистемах Килийской дельты р. Дунай и устьевого взморья: Дис. канд. геогр. наук / С.И. Козлова. Ростов-на-Дону, 1990. - 200 с.

39. Коновалов, Г.С. Распределение подвижных форм тяжелых металлов во взвешенных веществах рек /.С. Коновалов, В.И. Коренева // Гидрохимические материалы. 1991.-Т. 110.-С. 55-65.

40. Косов, В.И. Концентрации тяжелых металлов в донных отложениях верхней Волги / В.И. Косов, Г.Н. Иванов, В.В. Левинский, Е.В. Ежов // Водные ресурсы. 2001. - Т. 28. - № 4. - С. 448 - 453.

41. Лазо, Ф.И. Редукционные процессы в раннем диагенезе осадков Байкала / Ф.И. Лазо // В кн.: Круговорот вещества и энергии в водоемах.

42. Материалы доклада к Vi Всесоюзному лимнологическому совещанию. -Иркутск. 1985.-С. 111-112.

43. Лапин, И.А. Влияние гуминовых кислот на поведение тяжелых металлов в эстуариях / И.А. Лапин, В.Н. Красюков // Океанология. 1986. -Т. 26. - вып. 4. - С. 621-627.

44. Линник, П.Н. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах / П.Н. Линник, Б.И. Набиванец. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 272 с.

45. Линник, П.Н. Формы нахождения тяжелых металлов в природных водах составная часть эколого-токсикологической характеристики водных экосистем / П.Н. Линник // Водные ресурсы. - 1989. - №1. - С. 123- 134.

46. Линник, П.Н. О содержании тяжелых металлов на взвесях дунайской воды / П.Н. Линник, В.М. Тимченко //Гидробиологическийжурнал. 1986, - Т. 22. - №3. - С. 76 - 79.1 '

47. Лисицын, А.П. Распределение и состав взвешенного вещества в морях и океанах / А.П. Лисицын // В кн.: Современные осадки морей и океанов. М.: Изд-во АН СССР. 1961. - С. 47-51.

48. Лисицын, А.Л. Методы сбора и исследование водной взвеси для геологических целей /А.Л. Лисицын // Тр.инст-та океанол. АН СССР. 1956. -Т. 19.-С. 112-132.

49. Майстренко, В.Н. Экологический мониторинг суперэкотоксикантов / В.Н. Майстренко, Р.З. Хамитов, Г.К. Бутников. М.: Химия, 1996. - 320 с.

50. Мельничук, В.И. Круговорот серы и связывание тяжелых металлов в донных отложениях / В.И. Мельничук // В кн.: Антропогенное перераспределение органического вещества в биосфере. СПб.: Наука. 1993. -С. 104-108.

51. Моисеенко, Т.И. Формирования качества поверхностных вод и донных отложений в условиях антропогенных нагрузок на водосборы арктического бассейна / Т.И. Моисеенко, И.В. Родюшкин, В.А. Даувальтер, Л.П. Кудрявцев. Апатиты, Изд-во РАН. 1996 . - С. 46 - 72.

52. Моисеенко, Т.И. Геохимическая миграция в субартическом водоеме (на примере озера Имандра) / Т.И. Моисеенко, В.А. Даувальтер, И.В. Родюшкин. Апатиты.: Изд-во РАН. 1971. - 80 с.

53. Морозов, Н.П. О соотношении форм миграции микроэлементов в водах рек, заливов, морей и океанов / Н.П. Морозов // Геохимия. 1979. -№8.-С. 1259- 1263.

54. Мизандронцев, И.Б. Химические процессы в донных отложениях водоемов / И.Б. Мизандронцев. Новосибирск.: Наука, 1990. - 176 с.

55. Мур, Дж.В. Тяжелые металлы в природных водах / Дж.В. Мур, С. Рамамурти. М.: Мир, 1987. - 140 с.

56. Нахшина, Е.П. Микроэлементы в водохранилищах Днепра / Е.П. Нахшина. Киев.: Наука думка, 1993.- 160 с.

57. Нахшина, Е.П. Тяжелые металлы в системе «вода донные отложения» водоемов / Е.П. Нахшина // Гидробиологический журнал. - 1985. -Т. 21. -№ 2. - С. 80-90.

58. Никаноров, A.M. Биомониторинг металлов в пресноводных экосистемах / A.M. Никаноров, А.В. Жулидов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1991. — 312 с.

59. Никаноров, A.M. Гидрохимия / A.M. Никаноров. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - С. 75 - 99.

60. Новиков, Ю.В. Экология, ркружающая среда и человек: Учеб. пособ. для вузов. / Ю.В. Новиков. М.: ФАИР-ПРЕСС, 2000. - С. 231- 287.

61. Нормы и критерии оценки загрязнения донных отложений в водных объектах. Региональный норматив. СПб., 1996. 20 с.

62. Обобщенный перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М., 1990. - 44 с.

63. Овчаренко, М.М. Тяжелые металлы в системе почва-растение-удобрение / М.М. Овчаренко.//ЦИНАО. Москва, 1997. 290 с.

64. Орешкин, В.Н. Кадмий в донных отложениях Аральского моря / В.Н. Орешкин, И.Г. Хаитов, И.В. Рубанов // Водные ресурсы. 1993. -Т. 20. -С. 376-379.

65. Орлов, Д.С. Экология и охрана биосферы при химическом загрязнении / Д.С. Орлов, JI.K. Садовникова, И.Н. Лозановская. М.: Высш. шк., 2002. - С. 116-143.

66. Осадчий, В.И. Распределение тяжелых металлов в воде, взвешенных веществах и донных отложениях Дуная / В.И.Осадчий, В.И. Пелешко, В.Н. Савицкий, В.В. Кирпичный, В.В. Гребень, О.С. Годун // Водные ресурсы. 1993. - Т. 20. - С. 455 - 461.

67. Осинцев, С.Р. Тяжелые металлы в донных отложениях Катуни и верховьев Оби / С.Р. Осинцев // Водные ресурсы. 1995. - Т. 22. - № 1. - С. 42-49.

68. Основы прогнозирования качества поверхностных вод /Под. ред. А.Б. Авакяна, И.Д. Родзиллер. М.: Наука, 1982. - 180 с.

69. Охрана окружающей среды /Автор составитель А.С. Степановских. - М.: ЮНИТИ - ДАНА, 2000. - С. 202 - 321.

70. Папина, Т.С. Транспорт и особенности распределения тяжелых металлов в речных экосистемах / Т.С. Папина. Новосибирск.: СО РАН, 2001.-58 с.

71. Папина, Т.С. Факторы, влияющие на распределение тяжелых металлов по абиотическим компонентам водных экосистем Средней и Нижней Оби / Т.С. Папина, Е.И. Третьякова, А.Н. Эйрих //Химия в интересах устойчивого развития. 1999. - № 7. - С. 553 - 564.

72. Перельман, А.И. Геохимия / А.И. Перельман. М.: Высшая школа, 1989.-С. 286-287.

73. Петру хин, В. А. Фоновое содержание микроэлементов в природных средах (по мировым данным) / В.А. Петрухин, JI.B. Нуриева, Л.А. Папенко // В кн.: Мониторинг фонового загрязнения природных сред. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - вып. 5. - С. 4 - 30.

74. Потемкин, В.Н. Гранулометрический анализ морских донных отложений / В.Н. Потемкин. М.: Наука, 1967. - 127 с.

75. Родюшкин, И.В. Формы металлов в воде оз. Имандры / И.В. Родюшкин //В кн.: проблемы химического и биологического мониторинга экологического состояния водных объектов Кольского севера. Апатиты.: Изд-во Кольск. науч. центра РАН, 1995. - С. 44 - 59.

76. Ресурсы поверхностных воц СССР. Т. 8. Северный Кавказ /Под. ред. В.В. Семенова. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 576 с.

77. Руководство по химическому анализу поверхностных вод /Под. ред. А.Д. Семенова.-Л.: Гидрометеоиздат, 1977.-541 с.

78. Руководство по методам отбора проб. Ч. 2., 1987

79. Санитарные нормы предельно допустимых содержаний вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового назначения. СанПиН 42.121.4130-86.

80. Сердобольский, И.П. Методы определения рН и окислительно-восстановительный потенциал при агрохимических исследованиях / И.П. Сердобольский //В сб.: Агрохимические методы исследования почв, 4-е изд. -М.: Наука, 1965.-С. 112-127.

81. Скрипальщикова, Л.Н. Экологический мониторинг техногенных ландшафтов на основе наземных и дистанционных данных /Л.Н. Скрипальщикова // География и природные ресурсы. 2002. - № 3. - С. 31 -34.

82. Справочник по гидрохимии /Под. ред. A.M. Никанорова. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 240 с.

83. Страхов, Н.М. Образование осадков в современных водоемах / Н.М. Страхов, Н.Г. Бродская, JI.M. Князева, А.Н. Разживина, М.А. Ратеев, Д.Г. Сапожников, Е.С. Шишова. М.: АН СССР, 1954. - С. 276.

84. Тарасенко, К.К. Железо-марганцевые месторождения верхнего сармата / К.К. Тарасенко //Сб. матер. VII междун. конференции «Экологические проблемы современности» (5^9 декабря 2006 г), Майкоп: ООО «Качество». 2006. - С. 328.

85. Тарновский, А.А. Геохимия донных отложений современных озер (на примере озер Карельского перешейка) / А.А. Тарновский. JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1980. - 172 с.

86. Tax, И.П. Пути перехода металлов из донных отложений в воду /И.П. Tax, Э.А. Сиротюк //Сб. матер. VII междун. конференции «Экологические проблемы современности» (5-9 декабря 2006 г), Майкоп: ООО «Качество». 2006. - С. 331 - 332.

87. Tax, И.П. Исследование механизма сорбции тяжелых металлов илистыми донными отложениями /И.П. Tax //Сб. материалов VI Всероссийской конференции «Наука XXI века». Майкоп: ООО «Качество», 2005. - С. 127- 128.

88. Тимченко, В.М. Взвешенное вещество Дуная и придунайских водоемов /В.М. Тимченко //Гидробиологические исследования Дуная и придунайских водоемов. Сб.науч. тр. -г Киев.: Наука думка. 1987. С. 3 —14.

89. Третьякова, Е.И. Особенности распределения тяжелых металлов по компонентам водных экосистем различной минерализации: Автореф. дис. . хим. наук / Е.И. Третьякова. Барнаул, 2000. - 26 с.

90. Фомин, Г.С. «Вода» койтроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник / Г.С. Фомин. -М. 1995 - 624 с.

91. Фру мин Г.Т. Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование / Г.Т. Фрумин. СПб.: Синтез, 1998. - 96 с.

92. Ханке Р.Дж. Моделирование баланса почвенных вод /Р.Дж. Ханке // В кн.: Гидрологическое прогнозирование. /Под общ. ред. М.Г. Андерсона и Т.П. Берта. М.: Мир, 1988. - С. 27 - 50.

93. Шустов, С.Б. Химические основы экологии /С.Б. Шустов, JI.B. Шустова. М.: Просвещение, 1995. - 240 с.

94. Экогеохимия Западной Сбири /Под ред. Г.В. Полякова. -Новосибирск, 1996.-С. 106.

95. Янин, Е.П. Техногенные геохимические ассоциации в донных отложениях малых рек /Е.П. Янин. М. - 2002. - С. 3, 22.

96. Ankley, G.T. Technical basis and proposal for deriving sediment guality criteria for metals /G.T. Ankley, D.M. Di Того, D.J. Hansen // Environ. Toxicol. Fnd Chem. 1996. - Vol. 15. - № 12. - P. 2056 - 2066.

97. Apodaca, L.E. Occurrence, transport, and fate of trace elements, Blue River basin,'Summit County, Colorado.-1 An integrated approach /L.E. Apodaca, N.E. Driver, J.B. Bails // Environmental Geology. 2000. - V. 39. - № 8. - P. 901 -913.

98. Behrendt, H. Point and diffuse loads of selected pollutational in the river Rhine and its main tributaries /Н. Behrendt // International Institute for Applied Systems Analysis RR- 93-1. Vienna. 1993. - 84 p.

99. Bewers, J.M. Trace metals in the waters of a partially mixed estuary / J.M. Bewers, P.A. Yeats //Estuarine and Coastal Marine Science. 1978. - V. 7, -P. 147- 162.

100. Bourg, A.C.M. Control of trace metals in natural aquatic systems by the adsorptive properties of organic matter /A.C.M. Bourg, P.W. Schindler //Proceedings of Inter. Conf. Of Heavy Metals in the Environment, Sept. 1985. -Athens. V. 1.-P. 97-99.

101. Bryan, G.W. Heavy metals contamination in the sea /G.W Bryan // In: Marine pollution. Academ. Press. London. New York. San Francisco. - 1976. -P. 185-302.

102. Bryan, G.W. Bioavaility accumulation and effect of heavy metals: a review / G.W. Bryan, W.I. Langston // Environ. Polluted. 1992. - V. 76. - No 2. - P. 89-131.

103. Carvalho, C.E.Y. Seasonal variation of particulate heavy metals in the Lower Paraiba do Sul River. R.J. Brazil / C.E.Y. Carvalho, A.R.C. Ovalle, C.E. Rezende et al. // Environmental Geology. 1999. - V. 37. - No 4. - P. 297- 302.

104. Contaminants in the Mississippi River. 1987-1992 / Ed. By R.H. Meade-Denver. 1996, 140 p. - (U.S. Geological Survey; Circular 1133).

105. Davies-Colley. Sulfide control of Cd and Cu concentrations in anaerobic estuarine sediments / Davies-Colley, P.O. Nelson, K. J. Williamson // Mar. Chem.- 1985.-V. 16.-P. 173-186.

106. Di Того, D.M. Acid volatile sulfide predicts the acute toxicity of cadmium and nickel in sediments / D.M. Di Того, J.D. Mahony, D.J.Hansen et al. // Environ. Sci. Technol.- 1992. V. 26. - P. 96 - 101.

107. Diks, D. Correlation of copper distribution in a freshwater-sediment system to ,bioavailability /D. Diks,» H. Allen //Bull. Of Environmental Contamination and Toxicology. 1983. - V. 30. - P. 37- 43.

108. Emerson, S. The behavior of trace metals in marine anoxic waters: Solubility at the oxygen-hydrogen sulfide interface / S. Emerson, L. Jacobs, B. Tebo //In: Trace Metals in Seawater. New York: Plenum Press. - 1983. - P. 579 - 608.

109. EPA 823-D-96-002. U.S. Environmental Protection Agency. The national sediment guilty survey. A report to Congress on the extent and severity of sediment contamination in surface waters of United States. Office of Water. -Washington,, DC. 1996.

110. Fischer, H.B. Mixing in inland and coastal waters / H.B. Fischer, E.J. List, R.C.Y. Koh, J. Imberger, N.H. Brooks. New York. Academic Press. -1979.-83 p.

111. Forstner, U. Metal concentration in freshwater sediments natural background effects /U. Forstner //In: Proceedings of Int. Conf. « Interaction between sediments and fresh water» - Amsterdam: Hague. - 1977. - P. 94 - 103.

112. Forstner, U. Metal speciation an overview / U. Forstner //Intern. J. Environ. Anal. Chem. - 1993. - V. 51. - P. 5 - 27.

113. Forstner, U. Nonlinear release of metals from aquatic sediments /U Forstner //In: Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments. Springer -Verlag. Berlin. - 1995. - P. 247-307.

114. Forstner, U. Metal pollution in the tidal Elbe River / U. Forstner, J. Schoer, H.-D. Knauth // Sci Total Environ. 1990. - V. 97/98. - P. 347 - 368.

115. Forstner, U. Metal pollution in the aquatic environment / U. Forstner, G. Wittman. Springer-Verlag. New York. Second Revised Edition. - 1981. -486 p.

116. Friberg, L. Handbook in the toxicology of metals / L. Friberg, G.F. Nordberg, V.B. Vouk. Amsterdam: Elsevier / North-Holland biomedical Press. 1979.-709 p.

117. Gardiner, J. The chemistry of cadmium in natural water. A study of cadmium complex formation using the cadmium specific ion electrode /J. Gardiner //Water Research. 1974. - V. 8. - P. 23 - 30.

118. Gibbs, R. Transport phases of transition metals in the Amazon and Yukon Rivers /R. Gibbs //Geological Society of America Bulletin. 1977. -V. 88. -P. 824-843.

119. Grandi, K. The pollution of marine sediments by trace elements in the coastal region of Togo caused by dumping of cadmium-rich phosphorite tailing into the sea /К. Grandi, H.J. Tobschall //Environmental Geology. 1999. - V. 38. -No l.-P. 13-24.

120. Groot, A. Standardization of methods of analysis for heavy metals in sediments / A. Groot, K. Zshuppe, W. Salomons //Hydrobiology. 1982. - V. 92. -P. 689-695.

121. Gyu, H. Laboratory theory and methods for sediments analysis / H. Gyu // U.S. Geological Survey Techniques of Water Resources Investigations. -1969. Book 5. Chapter с 1.-58 p.

122. Heron, G. Oxidation capacity of aquifers sediments / G. Heron, Т.Н. Christensen, J.Ch. Tjell // Environ. Sci. Technol. 1993. -V. 28. - P. 153 - 158.

123. Hirst, D.M. Geochim. Cosmochim. Acta / D.M. Hirst. 1962. - V. 26.-P. 1147.

124. Horowitz, A.J. A primer on trace metal-sediment Chemist /A.J. Horowitz. Alexandria. - 1985. - 67 p. (U.S. Geological Survey water-supply paper 2277).

125. Huang, P.M. Distribution and fractionation of arsenic in selected fresh water lake sediments /P.M. Huang, W.K. Liaw //International Revue der Gesamten Hydrobiology. 1978. -V. 63. - P. 533 - 543.

126. Huang, P.W. A distributed reactivity model for sorption by soils and sediments / P.W. Huang, M.A. Schlautman, W.J. Weber//Environ. Sci. Technol. -1996. V. 30. - No. 10. - P. 2993 - 3000.

127. Huber, W.C. Contaminant transport in surface water /W.C. Huber //In: Handbook of hydrology (Ed. by Maidment D.R.). MCGRAW-HILL, INC. -1992.-P. 141-145.

128. Jenne, E.A. Metal adsorption onto and desorption from sediments / E.A. Jenne //Mar. Freshwater Res. 1995. -V. 46. - P. 1- 18.

129. Leinen, M. An objective 'technique for determining end member compositions and for partitioning sediments according to their sources /М. Leinen, N. Pisias //Geochemist et Cosmochimica Acta. 1984. - V. 48. - P. 47 - 62.

130. Loring, D.H. Marine Chemical / D.H. Loring. 1990. - V. 29. - P.155.

131. Loska, K. Use of enrichment, and contamination factors together with geoaccumulation indexes to evaluate the content of Cd, Cu and Ni in the Rybnik water reservoir in Poland / K. Loska, J. Cebula, J. Pelczar, D. Wiechula, J.

132. Kwapulinska //Water Air and Soil Pollution. 1997. -V. 95. - No. 1- 4. - P. 347365.

133. Luoma, S. A statistical assessment of the form of trace metals in oxidized estuarine sediments employing chemical extractants / S. Luoma, G.A. Bryan // The Science of the Total Environment. 1981. - V. 17. - P. 165- 196.

134. Melnikow, S.A. Report on heavy metals /S.A. Melnikow //State ofi » the Arctic environment. Report. Arctic Centre Publications. Rovaniemi. 1991. 1. P. 82- 153.

135. Moore, J.M. Inorganic contaminants of surface water: research and monitoring priorities / J.M. Moore. N. Y.: Springer - Verlag. - 1991. - 366 p.

136. Morel, F.M.M. Principles and applications of aquatic chemistry /F.M.M. Morel, J.G. Hering. Wiley- Intersciense. - 1993. - 588 p.

137. Plant, J.A. Principles of environmental geochemistry /J.A. Plant, R. Raiswell //In: Applied environmental geochemistry (Ed. Thornton I.). London: Academic Press, 1983.-P. 1-39.

138. Prenzel, L. Verlauf und Ursache der Boden versauerung /L. Prenzel //Z. Dt. Geol. Ges. 1985. - V. 136. - P. 293 - 302.

139. Ramamoortny, S. Heavy metal exchange processes in sediment -water / S. Ramamoortny, B.R. Rust // Environmental Geology. 1978. - V. 2. - P.165. 167.

140. Randall, C.W. The significance of heavy metals in urban runoff entering the'Occoquan reservoir Virginia /C.W. Randall, R.C. Hoehn, T.G. Grizzard, S.P.J. Gawlick, D.S. Helser, W.D. Lorenz //Water Resources Center Bulletin.-1981.-V. 132.-252 p.

141. Reddy, K.R. Effect of soil redox conditions on microbial oxidation of organic matter /K.R. Reddy, T.C. Feijtel, W.H. Patric //In: The role of organic matter in modern agiculture. 1986. - P. 66 - 71.

142. Sager, M. Chemical speciation and environmental mobility of heavy metals in sediments and soils / M. Sager //Hazardous metals in the Environment / M. Stoeppler. edit Elsevier Science Publischers B.V. - 1992. - P. 133 - 175.

143. Salomons, W. Biogeodynamics of pollutants in soils and sediments / W. Salomons // Eds Stigliani. Berlin: Springer - Verlag. - 1995. - P.l 19 - 126.

144. Salomons, W. Metals in the Hygrocycle /W. Salomons, U. Forstner. -Springer- Verlag. Berlin. Heidelberg. New York. 1984. - P. 89 - 98.

145. Samiullah, Yu. Prediction of the environmental fate of chemicals /Yu. Samiullah. London: Elsevier Science Publischers LTD. - 1990. - 271 p.

146. Sposito, G. Trace metals in contaminated waters /G. Sposito :i //Environ. Sci. Technology. 1981. - Vol. 15. -N4. - P. 396-403.

147. Slavek, J. The effect of pH on the retention of Cu, Pb, Cd and Zn by clay-fulvic acid mixtures /J. Slavek, W*.F. Pickering //Water, Air, Soil Pollut. -1981.-16,№2.-P. 209-221.

148. Stell, K.F. Trace metal relationships in boron sediments of freshwater stream the Buffalo River, Arkansas / K.F. Stell, G.H. Wagner //J. Sediment Petrol. 1975.-V.45.-No.l.-P.310-319.

149. Stigliani, W.M. Chemical' times bomb: definition, concepts, and examples. Executive report 16 ( CTB basic document) /W.M. Stigliani. -Luxembourg. 1991. - 23 p.

150. Stone, M. Distribution of lead, copper and zinc in size fractionated riverbed sediment in two agricultural catchments of southern Ontario /М. Stone, J.G. Droppo. Canada. - 1996. - V. 93. - N.3. - P. 353 - 362.

151. Stumm, W. Chemical speciation /W. Stumm, P.A Brauner //In: Chemical oceanography/ Ed. J.P. Riley, G. Skirrow N.Y.: Acad. Press. 1975.— P. 174-234.

152. Swift, R.S. Soil organic ma'tter studies / R.S. Swift. IAEA. Vienna. 1977.-P. 275-281.

153. Tenhola, M. Proc. Sympos. Economic Geology / M. Tenhola, M. Lummaa. Dublin, Ireland. 1979. - P. 67.

154. Tessier, A. Trace metal speciation in the Yamaska and St. Francois Rivers (Quebec) / A. Tessier, H.G. Campbell, M. Bisson //Canadian Journal of Earth Sciences. 1979. - V. 17. - P. 90 - 105.

155. Tessier, A. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals / A. Tessier, H.G. Campbell, M. Bisson // Anal. Chem. 1979.-V.51.-No. 7.-P. 844-851. '

156. Tessier, A. Metal speciation and bioavailability in aquatic systems, John Wiley & Sons / A. Tessier, D.R. Turner. London, 1995.- 120 p.

157. Turner, A. Trace- metal partitioning in estuaries: importance of salinity and particle concentration / A. Turner //Marine Chemistry. 1996. - V. 54.-P. 27-39.

158. Vahrenkamp, H. Metall in Lebensprozessen /Н. Vahrenkamp // Chemie in Unser Zeit. 1979. -Vol. 7. - P. 97- 105.

159. Vasiliev, O.F. Suspended sediment and associated mercury transport -the case study on the Katun River. Proc. 4 /O.F. Vasiliev, T.S. Papina, Sh. R. Pozdnjakov //Int. Symp. on river sedimentation. Beijing. China, IRTCES, 1990. -P. 155- 162.

160. Villaescusa-Celaya, J.A. Heavy metals in geochemical sediment fractions of the border region between Baja California, Mexico, USA /J.A. Villaescusa-Celaya, E.A. Gutierrezgalindo, G. Flores-Munoz. Ciencias Marinas. - 1997.-V. 23.-No. l.-P. 43-70.

161. Vuceta, J. Chemical modeling of trace metals in fresh waters: role of complications and adsorption /J. Vuceta, J.J. Morgan //Environ. Sci. Technol. -1978.-V. 12.-No. 12.-P. 1302- 1309.

162. Widerlund, A. Early digenetic remobilization of copper in nearshore marine sediments: a quantitative pore-water model / A. Widerlund. Marine Chemistry. - 1996. - V. 54. - P. 41 - 53.

163. Wood, J.M. Biological cycles for toxic elements in the environment /J.M. Wood // Science. 1974. -V. 183. - P. 1049 - 1052.

164. Wood, J.M. Biological processes in velvet in the cycling of elements between soils or sediments and the aqueous environment / J.M. Wood // Hydrobiology. 1987. - V. 149. - P. 31 - 42.

165. Yeats, P.A. Dissolved and particulate metal distributions in the St. Lawrence estuary /Р.А. Yeats, D.H. Loring // Canad. J. Earth Sci. 1991. - Vol. 28.-P. 729-742.