РУДЧЕНКО Екатерина Александровна

АВТОРЕФЕРАТ МАГИСТЕРСКОЙ ДИССЕРТАЦИИ

"Влияние антропогенного фактора на региональную гидрогеохимическую зональность природных вод Донецкой области"

Руководитель: ВЫБОРОВ Сергей Герасимович, кандидат геолого-минералогических наук, доцент

Актуальность
Состояние изученности проблемы
Цель и задачи исследования
Фактический материал
Научная новизна
Практическое значение полученных результатов
Публикации результатов исследований
Cодержание
Использованные материалы

Среди важных заданий исследований в современной гидрологии и гидрохимии стоит задача расширить представления о влиянии различных видов хозяйственной деятельности человека на состояние природных вод с целью разработки методов управления их качеством. Хотя гидрохимия относится к наукам, стремительно развивающимся, на данном этапе остро ощущается недостаток методических разработок и справочно-информационных материалов для природоохранных и водохозяйственных организаций, подразделений Гидрометслужбы, иных ведомств нашей страны, особенно по вопросам охраны и рационального использования водных ресурсов.

В этом состоит значимость настоящей работы для Донецкого региона - одного из наиболее экологически напряженных в Украине. Множество водоемких, экологически опасных предприятий, значительная урбанизированность территории и высокая плотность населения наряду с крайне ограниченными водными ресурсами и устаревшей природоохранной инфраструктурой придают особенную остроту водоохранной проблеме в Донецкой области.

В последние годы значительное развитие в нашей стране и зарубежом получили исследования гидрохимического режима водных ресурсов, поскольку химический состав природных вод необходимо учитывать и в водоснабжении (питьевом, техническом, сельскохозяйственном), и в строительстве, особенно гидротехнических сооружений, и поиске, разведке, добыче полезных ископаемых, и в производстве различных видов промышленной продукции и многих других случаях.

В США над проблемой антропогенного изменения вод трудится ряд крупных организаций и известных ученых. Например, U.S. Geological Survey (Геологическая служба США) - Thomas C. Winter, Judson W. Harvey, O. Lehn Franke, William M. Alley ^[1]; Environmental Protection Agency (Агентство по охране окружающей среды), Department of Geography (Департамент георграфии) - Lauren Gordon, Morgan Edwards, Kyle Chandler;, Watershed Science Institute, University of Vermont (Институт по исследованию речных бассейнов Вермонтского университета) - Jane C. Thapa; New York State Department of Health, Bureau of Water Supply Protection (Нью-Йоркский Государственный департамент по охране здоровья, Бюро по охране водных ресурсов) - Marc Deslauriers; Great Lakes Environmental Research Laboratory, University of Michigan (Исследовательская лаборатория Великих озер при университете Мичигана) - Doug Alley, Kay Austin, Doug Bondy, Lisa Bourget ^[2], и даже NASA - National Aeronautics and Space Administration.

В странах Западной Европы также весьма обеспокоены состоянием природных вод. Здесь, по моему мнению, стоит особо выделить следующих ученых Matthias Eiswirth (кафедра прикладной геологии, университета Карлсруе, Германия) ^[3], G. Strauch, C. Schmidt, M. Bayer-Raich (UFZ-центр исследований окружающей среды в Лейпциге) ^[4], T. Schiedek, M. Beier, G. Ebhardt ("Applied Geosciences", Дармштадт, Германия) ^[5], Vassilis Z. Antonopoulos, Dimitris M. Papamichail (университет Аристотеля в Салониках, Греция) ^[6], P. LA BARBERA, L. LANZA, F. SICCARDI (Женевский университет, Италия), G. Iaffaldano1, S. Martino (университет "La Sapienza", Италия) ^[7], U. MANDER (университет Тарту, Эстония) ^[8].

В Московском государственном университете имени М. В. Ломоносова существует школа выдающегося специалиста в области гидрогеохимии - профессора К.Е. Питьевой ^[9], исследующая в том числе и гидрогеохимические процессы техногенеза. В Томском политехническом университете действует школа профессоров С.Л. Шварцева и Н.М. Рассказова. Также значительный научный интерес представляют публикации М.В. Персиянов (Южно-Российский государственный технический университет, г. Новочеркасск, РФ) ^[10], М.П. Андреевой (Томский филиал Института нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, г. Томск, РФ) ^[11].

Современные представления о геохимии природных вод Донбасса связаны с именами А. Е. Бабинца, А. В. Щербакова, А. В. Суярко, В. Г. Суярко, И. П. Солякова, О.А. Шевченко и других исследователей. Несмотря на то, что гидрохимия Донбасса изучена достаточно хорошо, некоторые вопросы, в частности - связанные с антропогенным влиянием на формирование состава природных вод, остаются практически неизученными.

Цель работы состоит, прежде всего, в оценке и разграничении природного и техногенного воздействия на формирование гидрохимического режима бассейна реки Кальмиус и оценке возможностей прогнозирования изменений в пространственно-временных координатах, оптимизации водохозяйственной ситуации, а также в разработке методических рекомендаций, направленных на повышение эффективности эколого-гидрохимических исследований в Донецком регионе.

В связи с этим для реализации цели автором намечены к решению следующие задачи:

1. Обоснование теоретических начал исследований гидрохимического режима природных вод территории бассейна реки Кальмиус, районе Углегорского водохранилища;
2. Обощение существующих принципов и подходов в современной гидрологии и гидрохимии, выбор наиболее эффективных методик для Донецкого региона;
3. Поик закономерностей пространственного распределения природных вод определенного химического состава в бассейне Кальмиуса, районе Углегорского водохранилища
4. Установление региональной и локальной гидрохимической зональности природных вод;
5. Определение приоритетных факторов поступления и направлений миграции природных и техногенных загрязняющих веществ;
6. Разработка рекомендаций по оптимизации водохозяйственной ситуации, сложившейся в Донецкой области.

В основу работы положены результаты многолетних исследований химического состава поверхностных и подземных вод Донецкой области, которые проводились с 2002 года. Использовано более 510 химических анализа проб воды.

В региональном аспекте впервые систематизированы и обобщены данные о гидрохимическом режиме подземных и поверхностных вод Донецкого региона с учетом воздействия антропогенного фактора. Расширены теоретические начала изучания гидрохимии природных вод и моделирования их состояния в условиях интенсивного техногенеза.

На примере района бассейна реки Кальмиус и района Углегорского водохранилища проиллюстрирована региональная гидрохимическая зональность природных вод (поверхностных и подземных):

• региональная, обусловленная в основном природными факторами;
• и локальная, сформированная под воздействием антропогенного фактора.

Исследовано содержание главных ионов та основных загрязняющих веществ в пределах установленых зон.

В методическом аспекте - предложена усовершенствованная методика комплексного анализа природных и антропогенных факторов, влияющих на формирование гидрохимического режима природных вод Донецкой области.

Возможно использование полученных результатов в научно-исследовательских и проектынх учреждениях:

• при планировании и разработке водоохранных мероприятий в бассейне реки Кальмиус и других районах Донецкой области;
• для оценки влияния различных факторов на формирование гидрохимического режима водотоков и подземных вод;
• при проектировании водоохранных мероприятий и создании сети гидроэклогического мониторинга.

По материалам исследований опубликованы 2 статьи в сборниках научных трудов, а также тезисы доклада на научной конференции.

В первом разделе приведена общая характеристика факторов влияния на состав поверхностных и подземных вод, как природных, так и антропогенных. Особое внимание уделено системам антропогенного влияния, региональным и локальным источникам загрязнения водной среды.

Второй раздел работы посвящен природным факторам влияния на состав вод Донецкой области, а именно:

• климату;
• геологическому строению;
• рельефу местности;
• почвам: органическому веществу и микробиологическим свойствам;
• растительному и животному миру.

В третьем разделе как ведущие в Донецком регионе антропогенные факторы, формирующие состав природных вод, рассмотрены выбросы промышленных предприятий, селитебные территории, разработка месторождений полезных ископаемых, накопители отходов.

В разделе четвертом изложена методика изучения гидрохимической зональности вод Донецкой области: описана сеть опробования и методика отбора проб, приведена методика химико-аналитических исследований, а также методика математической обработки данных.

Положение о сформированной гидрохимической зональности природных вод Донецкой области природными факторами совместно с антропогенными защищается в разделе пятом. Прежде устанавливается фоновый состав поверхностных вод и наложенное на него антропогенное влияние. Затем проводится аналогичная оценка качества подземных вод региона. Сопоставление полученных результатов позволяет утверждать наличие не только связи и взаимодействия подземных и поверхностных вод, но и существование региональной и локальной гидрогеохимической зональности вод.

Региональная гидрохимическая зональность проиллюстрирована на примере бассейна реки Кальмиус, а также районом Углегорского водохранилища. Локальная же гидрохимическая зональность установлена в зоне влияния локальных источников загрязнения водной среды: полигонов ТБО, золоотвалов, промплощадок предприятий. Помимо этого определена позиция локальных источников загрязнения в региональной антропогенной зональности, установлены очаги антропогенного замещения и окна природных вод.

В шестом разделе дана оценка степени замещения природных вод антропогенными в Донецком регионе, поднята проблема необратимости процессов замещения гидросферы, снижения антропогенного влияния и восстановления первичных вод.

В настоящее время исследования не завершены. Окончательно магистерская работа будет оформлена в декабре 2008 года.

1. U.S. Geological Survey Circular 1139. "Ground Water and Surface Water A Single Resource" by Thomas C. Winter, Judson W. Harvey, O. Lehn Franke, William M. Alley. Denver, Colorado - 1998. - 237 p.

2. Doug Alley, Kay Austin, Doug Bondy, Lisa Bourget. Twelfth Biennial Report on Great Lakes Water Quality. Michigan - 2005. - 84 p.

3. Matthias Eiswirth. "The Role of Urban Infrastructure on Ground Water Contamination – the EU AISUWRS Project". - 10 p.

4. G. Strauch, C. Schmidt, M. Bayer-Raich. "INDICATING ANTHROPOGENIC EFFECTS ON URBAN WATER SYSTEM - INDICATORS AND EXTENSION". - 3 p. Читать перевод.

5. T. Schiedek, M. Beier, G. Ebhardt. "Monitoring urban impact on groundwater quality - statistical analyses in Darmstadt, Germany". - 2 p.

6. Vassilis Z. Antonopoulos, Dimitris M. Papamichail. "Statistical and trend analysis of water quality and quantity data for the Strymon River in Greece". - 14 p.

7. P. LA BARBERA, L. LANZA, F. SICCARDI. "Experimental and theoretical memory diffusion of water in sand". - 8 p.

8. U. MANDER. Variation in groundwater quality in South Estonian rural areas. - 14 p.

9. Питьева К.Е. «Гидрогеохимические аспекты охраны геологической среды». М.: - 1998. - 264 с.

10. М.В. Персиянов. Классификационный анализ в изучении химического состава шахтных вод. - 3 с.

11. М.П. Андреевой. Современное состояние подземных вод зоны активного водообмена Кузбасса. - 3 с.

Copyright © 2008 Рудченко Е.А.

Дата последнего обновления: