КОМПЛЕКСНАЯ ОЦЕНКА СОСТОЯНИЯ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ (НА ПРИМЕРЕ РЕКИ БЕЛАЯ)

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….....4
1. Формирование качества водных объектов и подходы к его оценке………...............................................................................................................7
1.1. Формирование химического состава воды в водоемах ………………….......7
1.2. Роль донных отложений в формировании качества воды в водных объектах………...……………………………………………………………...........11
1.3. Способы оценки состояния донных осадков водных объектов….…............18
1.4. Заключение по обзору литературы………………………………………….23
2. Объекты и методы исследования…………...…………………..........................25
2.1. Объекты исследования……………………………………………………….25
2.1.1. Краткая гидрологическая характеристика реки Белая…………………25
2.2. Методы исследования ...................................................................……............26
2.2.1. Отбор проб природных вод и донных отложений. Подготовка проб для анализа…………………………................................................................................27
2.2.2. Аналитические методы определения загрязняющих веществ в пробах воды и донных отложений…………………………….……..……………...........30
2.2.2.1. Определение летучих органических соединений (ЛОС) в пробах воды и донных отложений……………………………………………...…………………30
2.2.2.2. Определение малолетучих органических соединений в пробах воды и донных отложений ………………………………………………………...............31
2.2.2.3. Определение полиароматических соединений (ПАУ) в пробах воды и донных отложений....................................................................................................33
2.2.2.4. Определение нефтепродуктов методом ИК-спектрометрии…………....34
2.2.2.5. Определение токсичности воды и водной вытяжки донных отложений методом биотестирования с использованием различных тест-объектов.............36
2.3. Исследование сорбционных свойств донных отложений………………….38
3. Результаты комплексной оценки экологического состояния водного объекта (на примере р. Белая)…………………………………………..…………………...39
3.1. Локальный мониторинг воды реки Белая…………………….......................39
3.2. Определение загрязняющих веществ в донных отложениях р. Белая .........65
3.3. Исследование токсичности донных отложений р. Белая методом биотестирования…………………………………………………………..………..75
3.4. Обоснование усовершенствованной структурно - функциональной модели системы контроля загрязнения водных объектов ………………………….……97
ЗАКЛЮЧЕНИЕ…...………………………………..…………………………..…115
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ И ЛИТЕРАТУРЫ.....……..117

Весь текст будет доступен после покупки

Река Белая представляет собой одну из важнейших водных артерий Республики Башкортостан, играющую ключевую роль в поддержании экологического равновесия региона. Она обеспечивает водоснабжение населенных пунктов, промышленных объектов и сельскохозяйственных земель. Однако значительная антропогенная нагрузка, обусловленная промышленными сбросами, сельскохозяйственными стоками и урбанизацией прибрежных зон, ведет к прогрессирующей деградации водной экосистемы. Серьезную озабоченность вызывает аккумуляция загрязняющих веществ в донных отложениях, которые выступают в роли долговременных хранилищ токсикантов и могут являться источниками вторичного загрязнения водной среды. Наибольшая антропогенная нагрузка на реку Белая отмечается в районах расположения крупных промышленных городов [1].
Современные научные данные свидетельствуют, что донные отложения реки Белой представляют собой уникальный природный архив, содержащий информацию о гидрологических и экологических изменениях на протяжении тысячелетий. Тем не менее, этот ценный ресурс остается недостаточно изученным с позиций современного антропогенного загрязнения. Особую актуальность приобретает комплексный подход, сочетающий анализ водной среды и донных отложений, что позволяет получить целостную картину экологического состояния реки.
Исследования реки Белой имеют давнюю историю, однако большая часть существующих работ сфокусирована на ее гидрологических характеристиках и истории формирования. Вопросы современного загрязнения водотока, в особенности накопления поллютантов в донных отложениях, остаются недостаточно освещенными.
Цель исследования заключается в проведении комплексной оценки экологического состояния реки Белой на основе изучения гидрохимических показателей воды и анализа загрязнения донных отложений.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
? проанализировать гидрохимические показатели воды реки Белой;
? исследовать состав и свойства донных отложений с выделением основных загрязнителей;
? выявить пространственные закономерности распределения загрязняющих веществ в системе "вода-донные отложения";
? разработать рекомендации по организации мониторинга и снижению антропогенной нагрузки на экосистему реки.
Теоретическая значимость работы:
Комплексное изучение загрязнения реки Белой вносит вклад в развитие теоретических и прикладных основ экологического мониторинга, а также научно-методических принципов охраны водных ресурсов.
Практическая значимость работы.
Результаты проведенного исследования будут иметь важное практическое значение для:
- разработки программ контроля состояния реки Белой и источников ее загрязнения;
- обоснования природоохранных мероприятий, направленных на снижение антропогенной нагрузки;
- планирования хозяйственной деятельности в бассейне реки;
- прогнозирования изменений экосистемы в условиях климатических изменений и антропогенного воздействия.
В работе использованы следующие методы:
- Полевые методы: отбор проб воды и донных отложений по стандартным методикам.
- Лабораторные методы: атомно-абсорбционная спектрофотометрия (для определения тяжелых металлов), хроматографические методы (для анализа органических загрязнителей), спектрометрические и гравиметрические методы.
- Статистические методы обработки данных.

Весь текст будет доступен после покупки

1. ФОРМИРОВАНИЕ КАЧЕСТВА ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ И ПОДХОДЫ К ЕГО ОЦЕНКЕ

1.1. Формирование химического состава воды в водных объектах

На формирование химического состава природных вод влияют две основные группы факторов:
Прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (поступление веществ, обогащающих воду растворенными соединениями или выводящих их из воды): состав горных пород, живые организмы, хозяйственная деятельность человека.
Косвенные факторы, создающие условия для взаимодействия веществ с водой: климат, рельеф, гидрологический режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия [2].
Факторы формирования химического состава природных вод и результаты их воздействия представлены в таблице 1.
По характеру воздействия факторы, определяющие химический состав природных вод, целесообразно разделить на следующие группы:
- физико-географические (рельеф, климат, выветривание, почвенный покров);
- геологические (состав горных пород, тектоническое строение, гидрогеологические условия);
- физико-химические (химические свойства элементов, кислотно-щелочные и окислительно-восстановительные условия, смешение вод и катионный обмен);
- биологические (деятельность растений и живых организмов);
- антропогенные (все факторы, связанные с деятельностью человека) [3].



Таблица 1
Факторы формирования химического состава природных вод
Факторы формирования и результаты их воздействия Виды природных вод
Атмосферные осадки (дождь, снег, иней, град) Поверхностные воды суши (реки, ручьи, озера, болота) Подземные воды
Прямые факторы формирования почвы, породы, растения, соли солончаков, соли с поверхности льда, деятельность человека, космическая пыль, разряд атмосферного электричества (оксиды азота) атмосферные осадки, почвы, породы, растения, подземные воды, сточные воды (промышленные, сельскохозяйственные, хозяйственно-бытовые) поверхностные воды, почвы, породы, физико-химические процессы (растворение-осаждение, сорбция-десорбция и др.)
Результаты воздействия прямых факторов на состав воды переход в растворимое состояние солей: поступление в атмосферу и образование в ней твердых и жидких аэрозолей и газов поступление химических веществ в различных формах: взвешенные, коллоидные, растворенные (ионы, комплексные соединения, недиссоциированные соединения) поступление химических веществ в растворенной форме, осаждение в результате физико-химических процессов
Косвенные факторы формирования климат климат, рельеф, растительность, водный режим климат, рельеф, геологические условия, глубина залегания, температура и давление
Результат воздействия косвенных факторов на состав воды обогащение атмосферных осадков химическими веществами в различных концентрациях в зависимости от климатических условий и интенсивности антропогенного воздействия в регионе дифференциация поступления химических веществ в поверхностные воды в пространстве (географическая, климатическая зональность) и во времени (гидрохимический режим) изменение химического состава воды по концентрации (минерализация) и соотношению компонентов (относительный состав)

Деятельность водных растений и животных может приводить к разнообразным процессам, как снижающим концентрации загрязняющих веществ, так и способствующим появлению новых органических соединений – продуктов жизнедеятельности гидробионтов. Под влиянием биологического фактора возможны биотрансформация поллютантов, поступление кислорода в процессе фотосинтеза (способствующее окислению примесей), фильтрация воды гидробионтами – эти процессы способствуют снижению концентраций поступивших в водоем веществ. Кроме того, гидробионты могут выделять в воду органические вещества, используемые бактериями, выступать фотосенсибилизаторами фотолиза или связывать загрязняющие соединения с образованием менее токсичных комплексов. Протекание данных процессов зависит от численности и функциональной активности гидробионтов [4].

Весь текст будет доступен после покупки

1. Курочкина В.А., Богомолова Т.Г., Киров Б.Л. Антропогенная нагрузка на реки урбанизированных территорий // Вестник МГСУ. 2016. № 8. С. 100–109.
2. Бродский Е.С., Лукашенко И.М., Калинкевич Г.А. и др. Состав фоновых органических загрязнений в поверхностных водах щелковского района Московской области. // Экологическая химия. – 1995. - №4(3). – С.188 – 194.
3. Eggleton J., Thomas K.V. A review of factors affecting the release and bioavailability of contaminants during sediment disturbance events // Environment International. – 2004. – Vol. 30. – P. 973–980.
4. Филенко О.Ф., Михеева И.В. Основы водной токсикологии / М.: Колос. – 2007. – 144 с.
5. Остроумов С.А. Эколого-гидробиологическая система самоочищения воды в природных водных экосистемах: разработка теории полифункциональной роли биоты. // Экологические системы и приборы. – 2006. - №6. – С.33 – 38.
6. Бесценная М.А. Практикум по оценке загрязненности водных объектов / М.А. Бесценная, В.Г. Орлов; под ред. А.М. Владимирова. – Л.: Изд-во ЛПИ, 1983. – 54 с.
7. Воронцов А.М. Обобщенные показатели состояния в системе индексов качества природных сред: проблемы и перспективы. // Экологическая химия. – 2004. – Т.14, №1. – С.1 – 10.
8. Hutcheson M.R. Waste load allocation for whole effluent toxicity to protect aquatic organisms // Water Resour. Res. 1992. Vol. 28. No. 11. Pp. 2989–2992.
9. Бродский Е.С., Лукашенко И.М., Калинкевич Г.А. и др. Состав фоновых органических загрязнений в поверхностных водах щелковского района Московской области. // Экологическая химия. – 1995. - №4(3). – С.188 – 194.
10. Саэт Ю.Е., Ревич Б.А., Янин Е.П. и др. // Геохимия окружающей среды. – М.: Недра. – 1990. – 335 с.
1. Денисова А.И., Нахшина Е.П., Новиков Б.И., Рябов А.К. // Донные отложения водохранилищ и их влияние на качество воды. – Киев.:Наукова думка. – 1987. – 164 с.
2. Мур Дж., Рамамурти С. Тяжелые металлы в природных водах: контроль и оценка влияния / Пер. с англ. – М.: Мир. – 1987. – 288 с.
3. Линник П.Н., Васильчук Т.А., Зубенко И.Б. Роль донных отложений во вторичном загрязнении водной среды водохранилищ органическими веществами и тяжелыми металлами. // Химия и технология воды. – 1999. – Т.21, №1. – С.30 – 45.

Весь текст будет доступен после покупки