Гидрогеохимия Васюганского болотного массива тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.07, кандидат геолого-минералогических наук Здвижков, Михаил Александрович

• Здвижков, Михаил Александрович
• кандидат геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации кандидат геолого-минералогических наук Здвижков, Михаил Александрович

Введение.

1. Общие сведения об объекте исследований.

1.1 Краткая история исследований.

1.2 Структура болота, запасы и ресурсы торфа.

2. Методика полевых и лабораторных исследований вод.

2.1 Полевые исследования.

2.2 Лабораторные исследования.

3. Природные условия района.

3.1 Геологическое строение.

3.2 Климат.:.

3.3 Геокриологические условия.

3.4 Рельеф территории и ландшафтное районирование Васюганского болота.

3.5 Подземные и поверхностные воды характеристика рек, озер, подземных вод).

3.6 Почвы.

3.7 Растительность.

3.8 Гидрологическая характеристика водных объектов.

4. Геохимия поверхностных вод Васюганского болота.

4.1 Общий химический состав болотных вод.

4.1.1. Макрокомпонентный состав вод.

4.1.2 Микрокомпонентный состав вод.

4.1.3 Органические вещества в водах.

• 4.1.4 Микрофлора вод.

4.1.5 Органические микропримеси вод.

4.2 Общий химический состав озерных вод.

4.2.1. Макрокомпонентный состав вод.

4.2.2 Микрокомпонентный состав вод.

4.2.3 Органические вещества в водах.

4.2.4 Микрофлора вод.

4.3 Химический состав речных вод.

4.3.1. Макрокомпонентный состав вод. ф 4.3.2 Микрокомпонентный состав вод.

4.3.3 Органические вещества в водах.

I 4.3.4 Микрофлора вод.

4.4 Влияние органических веществ на формы нахождения химических элементов в водах болот и озер района Васюганского болотного массива на примере численного моделирования гидрогеохимических процессов.

4.4.1 Железо в водах.

4.4.2 Марганец в водах.

4.4.3 Алюминий в водах.

4.4.4 Кремний в водах.

4.5 Равновесие болотных, озерных и речных вод с карбонатными и алюмосиликатными породами.

4.6 Геохимическая типизация болотных, озерных и речных вод.

4.7 Антропогенное воздействие на состав болотных, озерных и речных вод.130 5. Формирование состава болотных вод.

5.1 Факторы формирования состава вод.

5.1.1 Геохимические особенности болотных растений.

5.1.2 Геохимические особенности торфов.

5.2 Среднее содержание химических элементов в водах, растениях и торфах Васюганского болотного массива и их миграция.

5.3 Процессы формирования состава болотных вод.

5.4 Источники химических элементов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Гидрогеохимия Васюганского болотного массива»

Актуальность. Западная Сибирь является крупнейшим регионом в мире по масштабу распространения болотных систем на его территории. В частности, только Большое Васюганское болото (БВБ) представляет собой самый крупный на планете уникальный природный комплекс с запасами воды 400 км3 и разведанными запасами торфа более 1 млрд тонн [].

Основные функции Васюганского болотного массива как устойчивого природного образования играют важную роль в формировании региональных особенностей территории, влияние которых на глобальные изменения окружающей среды пока недостаточно изучено. Климатические функции Васюганского болотного массива связаны с его влиянием на состав «парниковых компонент» атмосферного воздуха за счет эмиссии углекислого газа и метана, с его ролью в формировании теплового и водного баланса территории бассейна р. Васюган и прилегающих районов. Существенная роль Васюганского болотного массива проявляется прежде всего через его гидрологические функции. В частности, водообмен болотной системы является основным интегрирующим фактором, регулирующим особенности ландшафта. Торфяные месторождения при этом служат гигантскими естественными фильтрами, поглощающими токсичные элементы, поступающие в результате деятельности человека. Важными также являются геоморфологические функции Васюганского болотного массива как средообразующего комплекса и заметное влияние процессов его развития на изменения биологического разнообразия и демографической ситуации. Особое значение Васюганского болотного массива среди других заболоченных районов Западной Сибири состоит в том, что он сравнительно недавно подвергся антропогенному воздействию и на данный момент существуют огромные территории, на которых имеется возможность исследовать болотные системы в естественных условиях.

В то же время на отдельных участках массива уже проложены транспортные и другие коммуникации (автодороги, ЛЭП, нефте- и газопроводы), построены объекты нефтегазодобывающей отрасли, жилые поселки и т.д. На этих участках идет интенсивное воздействие на природную среду, следствием которой может стать явная и скрытая техногенная трансформация естественной среды и, в частности, водно-болотных систем. Проявлениями такой трансформации могут стать: водно-механическая эрозия почв; изменение химического и микробиологического состава природных вод; изменение структуры, видового состава, микроэлементного состава примесей в агентах флоры и фауны; изменение химического состава атмосферного воздуха; изменения ландшафта. Непрерывная взаимосвязь всех перечисленных явлений при постоянном площадном и качественном росте антропогенной нагрузки на исследуемую территорию может стать причиной необратимой экологической катастрофы. Однако в настоящий момент техногенная трансформация среды на исследуемой территории носит в основном эпизодический и локальный характер, и это делает Васюганский болотный массив уникальным объектом для исследования болотных систем в естественных условиях.

Ситуация, сложившаяся в настоящее время в Западно-Сибирском регионе, диктует необходимость решения многих задач, направленных на устойчивое водообеспечение населения и различных отраслей хозяйствования. Рациональное решение этих задач во многом определяется наличием достоверной исходной информации, наиболее полно отражающей современное состояние водного объекта и позволяющей делать прогноз его возможного изменения под действием как естественных, так и антропогенных факторов. Наблюдаемая тенденция к сокращению источников подобной информации (уменьшение числа наблюдательных постов на водных объектах; отсутствие публикуемой исходной гидрологической и гидрогеохимической информации и др.) делает почти невозможным ее использование в научных и практических целях. На фоне этого возрастает ценность современной информации, характеризующей естественную своеобразную природную среду, особенно в труднодоступных районах. Это и определяет актуальность, основную цель и задачи исследования в данной работе.

Цель исследований - комплексное изучение химического состава водной составляющей болотных ландшафтов, растительности и торфа, как основных факторов, формирующих болотную среду.

Задачи исследования. 1. Исследование макро- и микрокомпонентов, биогенных элементов, тяжелых и токсичных металлов, органических микропримесей и микрофлоры в болотных, озерных и речных водах района. Расчет комплексообразования в водах болот и озер исследуемого района термодинамическими методами в системе «вода-порода-органическое вещество»;

2. Анализ равновесия болотных, озерных и речных вод с карбонатными и алюмосиликатными минералами. Выявление геохимических типов болотных, озерных и речных вод;

3. Исследование структуры залежей, видового состава торфов, состава элементов-примесей в растениях и торфах как факторов формирования состава поверхностных вод;

4. Оценка миграционных особенностей химических элементов;

5. Выявление основных факторов формирования состава болотных вод и особенностей химического выноса элементов.

Исходный материал и методы исследований. В основу диссертационной работы положены материалы геолого-экологических исследований ТГРЭ 1992-1993 г.г., исследований проблемной научно — исследовательской гидрогеохимической лаборатории УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ, проведенных 2000 - 2002 гг. в районе бассейнов рек Васюган, Чая и отдела экологии ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК» в 20002002 г.г. Значительная часть исходных материалов получена при участии автора. Определение макрокомпонентного состава вод исследуемых районов, содержания тяжелых металлов и нефтепродуктов проведено в лабораториях ПНИЛ ГГХ УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ и ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК». Микрокомпонентный состав вод, растений и торфов определялся в лаборатории ядерно-геохимических исследований кафедры геоэкологии и геохимии ИГНД ТПУ нейтронно-активационным методом на базе научно-исследовательского реактора ТПУ. Микрофлора вод и торфов, содержание органических кислот в водах определялись в ПНИЛ ГГХ УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ. Концентрации в водах органических микропримесей определены в лаборатории ИХН СО РАН под руководством к.х.н Ю.П. Турова. Всего в работе использовано 149 проб воды, 45 - растений и 306 — торфа.

При обработке фактических данных были применены стандартные методы математической статистики и равновесной термодинамики. Для интерпретации результатов использованы пакеты программ Microsoft Exel, CorelDRAW, StatSoft Statistica и др.

Научная новизна. Изученность района Васюганского болотного массива существенно пополнена новыми данными о современном состоянии территории и процессах формирования в ее пределах болотных вод, оказывающих большое влияние на состав озерных и речных вод района. Новизна выполненных исследований заключается в системном подходе к эволюции болотных систем и начальной оценке трансформации болотных систем, основанном на новейших знаниях о механизмах накопления и рассеяния химических элементов в водах, растениях и торфах и участия в этих процессах органической компоненты.

Впервые для болотных вод было проведено определение содержания в них органических микропримесей, изучено равновесие в системе болотные воды — горная порода, рассчитаны формы миграции Fe, Mn, Al, Si, а также выявлены ряды водной миграции, геохимической подвижности и биофильности некоторых микроэлементов в водах, растениях и торфах исследуемого района.

Защищаемые положения.

1. Исследуемые болотные воды содержат широкий спектр разнообразных органических веществ и инфицированы бактериями, участвующими в мобилизации углерода и азота в условиях дефицита кислорода. Основная роль в образовании органоминеральных комплексов принадлежит соединениям с угольной и гуминовыми кислотами.

2. Расчет равновесия вод с карбонатными минералами показал почти повсеместную ненасыщенность болотных и озерных вод и редкое насыщение речных вод относительно кальцита; все воды неравновесны с первичными алюмосиликатами, но воды болот и озер равновесны с каолинитом, а речные - с каолинитом и монтмориллонитом. В условиях болот и озер формируется состав вод, соответствующий кислому кремнисто-органическому, а в реках - кремнисто-кальциевому геохимическим типам.

3. В водах болот низкая скорость водообмена и отсутствие кислорода способствует метаморфизации органического вещества, направленного частично на его гумификацию и частично на торфообразование, и определяет его слабый вынос. Тем не менее, количественные соотношения составляющих поверхностного химического выноса характеризуются повсеместным преобладанием биогенной компоненты над литогенной.

Практическая значимость. Полученная информация об уровнях природных концентраций химических элементов и органических веществ, специфике химического состава вод, свойственного болотным ландшафтам, может быть использована при мониторинге экологического состояния окружающей среды в условиях техногенного пресса. Результаты исследования уже использованы в отделе экологии «ОАО ТомскНИПИнефть ВНК» (2000-2002 гг.) при оценке воздействия объектов нефтяной промышленности на болотные ландшафты, в Институте оптического мониторинга и Томском филиале Института геологии нефти и газа СО РАН при комплексном мониторинге Большого Васюганского болота» (2001- 2005 гг.)

Апробация работы. Основные положения и отдельные разделы выполненной работы докладывались и обсуждались на научно - практических семинарах кафедры ГИГЭ ИГНД ТПУ, на VI-VIII-ом Международных симпозиумах студентов, аспирантов и молодых ученых им. академика М.А. Усова (г. Томск 2000-2004 гг.), на Всероссийской конференции «Гидроминеральные ресурсы Восточной Сибири» (Иркутск, 2001), на Южносибирской Международной научной конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири» (Абакан, 2001), на Международной научно-технической конференции «Горно-геологическое образование в Сибири. 100 лет на службе науке и производству» (Томск, 2001), на VII-ой международной экологической студенческой конференции «Экология России и сопредельных территорий» (Новосибирск, 2002), на Всероссийской научной конференции, посвященной 100-летию профессора Томского политехнического университета П.А Удодова «Проблемы поисковой и экологической геохимии Сибири» (Томск, 2003), на Пятом Сибирском совещании по климато-экологическому мониторингу (Томск, 2003).

Работа выполнена в ПНИЛ гидрогеохимии УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ и является составной частью госбюджетных исследований по проблемам геологической эволюции системы вода - порода как основы решения геологических, экологических и поисковых задач (1991-2002гг.). При выполнении работы автор принимал участие в проектах по программам ФЦП «Интеграция», Минобразования РФ «Университеты Росси», в интеграционном проекте СО РАН № 137 «Комплексный мониторинг Большого Васюганского болота». По теме диссертации опубликовано 17 работ.

Автор выражает глубокую признательность своему научному руководителю, д.г.-м.н., профессору Степану Львовичу Шварцеву за высокую требовательность, объективную критику и безмерное терпение при руководстве диссертационной работой. Особую благодарность автор выражает директору УНПЦ «Вода», к.г.-м.н. Ю. Г. Копыловой за ценные консультации и помощь в проведении аналитических исследований. За выполнение лабораторных исследований автор выражает благодарность сотрудникам проблемной научно-исследовательской лаборатории гидрогеохимии УНПЦ «Вода» ИГНД ТПУ - к.х.н. Р.Ф. Зарубиной, к.г.-м.н. Н.А. Трифоновой, В.М. Марулевой, к.г.-м.н. А.А. Хващевской, к.г.-м.н. Н.Г.Наливайко, А.Н. Ефимовой, Э.П. Бабуровой, В.А. Шушариной; сотрудникам химической лаборатории отдела экологии ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК»; сотрудникам лаборатории ядерно-геохимических исследований кафедры геоэкологии и геохимии ИГНД ТПУ. Большое содействие автору в сборе фактического материала оказали заведующая отделом экологии ОАО «ТомскНИПИнефть ВНК», к.х.н. Т.Н. Сидоренко и к.г.-м.н. В.К. Бернатонис. За предоставление ценных научных и библиографических консультаций автор выражает благодарность д.г.-м.н,. профессору Н.М. Рассказову, к.г.-м.н. Т.Я. Емельяновой, к.г.н. О.Г. Савичеву, к.г.-м.н. Н.А. Трифоновой. Особую благодарность автор выражает д.г.-м.н., профессору М.Б. Букаты за предоставленный программный комплекс «HydroGeo», который позволил выполнить термодинамические расчеты. Автор выражает благодарность И.В. Сметаниной, к.г.-м.н. Т.И. Романовой, к.г.-м.н. А.А.

Хващевской, к.г.-м.н. Е.А. Жуковской, к.г.-м.н. Т.Н. Силкиной, О.Г. Токаренко за техническую поддержку на разных этапах выполнения работы.

Объемы работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав и заключения, изложенных на 175 страницах, включая 36 рисунков, 64 таблицы и список литературы из 111 наименований.

Заключение диссертации по теме «Гидрогеология», Здвижков, Михаил Александрович

Заключение

1. Исследование многокомпонентного состава в болотных, озерных и речных водах района и расчет комплексообразования на основе термодинамических расчетов в системе «вода-порода-органическое вещество» выявили специфику химического состава поверхностных природных вод района Васюганского болотного массива, которые характеризуются большими концентрациями органических компонентов, сопоставимыми со значением минерализации вод, а в некоторых случаях кратно ее превосходя.

Основной отличительной чертой макрокомпонентного состава болотных вод является то, что в большинстве проб сумма катионов преобладает над суммой анионов. Происхождение такого неравенства возможно объяснить тем, что не учитывается органическая составляющая, которая в состав анионов может быть введена как органический углерод в форме Н2СО3.

Для болотных вод впервые идентифицированы в значительных количествах различные органические микропримеси - углеводороды, фенолы, диалкилфталаты, карбоновые кислоты, этиловые эфиры и многие другие соединения. Состав большей части изученных примесей свидетельствует о том, что они в значительной степени контролируются количеством водорастворенного органического вещества.

Микрофлора болотных вод характеризуется в основном преобладанием представителей бактерий геохимического цикла углерода, также значительный вклад в общий микробиологический состав вносят бактерии геохимического цикла азота.

Воды озер в среднем похожи по показателю рН на исследованные воды верховых болот, однако еще менее минерализованы и не отягощены присутствием СГ. Вместо него У более ярко проявлено содержание SO4 правомерность признания которого одним из индикаторов антропогенного загрязнения на исследуемой территории еще определена.

Картина инфицированности озерных вод характеризуется значительным преобладанием бактерий геохимического цикла углерода.

Реки исследованной территории представлены в основном водотоками I - IV порядков, для которых большинство осредненных показателей рН, общей минерализации, НСОз", Са2+, СГ и других увеличиваются при изменении порядка рек от IV к I. В этом же ряду содержание л

SO4" значительно уменьшается. Наиболее тесным видом связи между компонентами макросостава речных вод является рН =/ (минерализация).

Воды болот и озер на исследуемой территории характеризуются содержанием железа, алюминия и кремния в концентрациях, значительно превышающих равновесные относительно их вторичных минералов - гётита, каолинита, монтмориллонита, кварца.

Расчет образования в водах болот и озер комплексов железа и марганца показал высокую долю участия в них соединений с фульво- и гуминовыми кислотами.

Основываясь на распределении содержания нефтепродуктов в водах болот и озер по отношению к параметру ХПК, антропогенное влияние на среду в виде воздействия объектов нефтяной отрасли на исследуемой территории прослеживается лишь в единичных случаях, т.е. загрязнение нефтепродуктами носит выраженный локально-техногенный характер.

2. Исследованные поверхностные воды на диаграммах равновесия с алюмосиликатами в основном располагаются в пределах полей устойчивости глинистых минералов, более кислые сдвигаются в поле каолинита, а более щелочные и минерализованные - в поле монтмориллонита. При некоторых вариантах возможно также равновесие озерных вод с гиббситом, а речных — с калиевым полевым шпатом и мусковитом.

Исследованные воды болот и малых озер отнесены к кислому кремнисто-органическому геохимическому типу вод, в котором наблюдается равновесие с каолинитом.

В речных водах происходит смена геохимического типа вод, в основном, вследствие увеличения содержания литогенных элементов (Mg, Са и др.), рН. Как показал теоретический расчет равновесия речных вод с вторичными минералами, на смену геохимического типа вод практически не оказывает влияние изменение порядка крупности водотока, так как в пробах вод рек IV-II порядков, наиболее полно представленных в работе, наблюдается как алюминиево-кремнистый, так и кремнисто-Na (Ca-Mg-K-Fe) геохимический тип вод. Кроме этого, речные воды характеризуются максимальными значениями и наибольшей амплитудой изменения параметров рН, общей минерализации, кремния, железа.

3. В ходе исследований установлено, что геохимические особенности растений-торфообразователей зависят от трофического статуса различных участков болота. Основным фактором, определяющим закономерности распределения химических элементов в торфах является прижизненное их накопление растениями-торфообразователями; доля растительной (конституционной) золы в зольности торфов колеблется от 53,6 до 95,3%. Также определено, что концентрации химических элементов увеличиваются в ряду олиго-мезо-евтрофные растения. Повышенные их содержания выявлены во мхах всех трофических типов. Они являются концентраторами Na, Со, Sc, Sm, Hf, Th, Cs, Fe, Sb, La и Eu, травы — Rb и Br, кустарники и кустарнички - Au, Са, Cr и Ba, деревья - Se.

Следует отметить, что наблюдаются некоторые закономерности накопления химических элементов растениями вне зависимости от условий водно-минерального питания. Так, мхи, имеющие промежуточные значения зольности среди других растений, большинство элемеЕггов концентрируют по безбарьерному типу. К числу биофильных элементов относятся Na, Со, Sc, Sm, Hf и Th, в меньшей степени Cs, Fe, Sb, La и Eu.

Травянистые растения в евтрофных и мезотрофных условиях концентрирует Rb и Вг. Кустарники и кустарнички всегда накапливают Au, при евтрофном и мезотрофном питании -Са и Сг, а при мезотрофном и олиготрофном — Ва. Древесные растения при богатом и среднем минеральном питании в повышенных количествах поглощают Se.

В ходе исследования торфов различного типа установлено, что максимальные содержания микроэлементов установлены в торфах низинного типа, промежуточные — переходного, минимальные - верхового. Химические элементы накапливаются в осушенных и естественно дренируемых торфяниках, на геохимических барьерах различного типа, в залежах с проточным режимом, а также на участках, где разгружаются подземные воды или поверхностные воды привносят минеральные вещества в растворенном и взвешенном состоянии.

Повышенные содержания микроэлементов наблюдаются в поверхностных слоях торфяников, в том числе в залежах верхового типа. Главный вклад в загрязнение последних, как имеющих атмосферное питание, вносят аэрозольные процессы, в силу чего они могут являться хорошими объектами экологического мониторинга.

Микроэлементный состав торфов должен учитываться при оценке потребительских качеств торфяного сырья, выборе торфяных месторождений для освоения, обосновании систем и способов их отработки, определении путей использования выработанных и мелкозалежных торфяников, эколого-геохимическом районировании территории, поисках рудных, нефтяных и газовых месторождений по вторичным ореолам рассеяния элементов в торфах, а также при решении вопроса о возможности извлечения редких и рассеянных элементов.

Среднее содержание химических элементов в болотных системах характеризуется преобладанием в растениях и торфах при наличии широкого ряда водных и воздушных мигрантов. Характерно, что концентрации в исследованных водах элементов Са, Fe, Na и микрокомпонентов пропорционально снижаются на четыре-пять порядков, относительно растений и торфа.

В растениях исследуемого района, как в живом веществе, содержание элементов практически не зависит от типа болота (т.е. кислотности среды и ее насыщенности минеральными солями), а ситуация в торфах в большинстве случаев характеризуется тенденцией накопления микроэлементов в живом веществе при переходе от верхового к низинному типу болот.

Результаты расчета подвижности железа по коэффициенту водной миграции в исследованных водах района Васюганского болотного массива показали снижение при увеличении щелочности вод и насыщенности их минеральными солями. При этом воды малых озер с кислым рН отличаются наименьшей интенсивностью миграции кальция.

Миграция кальция в исследованных водах по коэффициенту водной миграции характеризуется неоднозначно. В водах болот ее интенсивность закономерно увеличивается при росте рН и минерализации, однако, до значений больших, чем наблюдаемые в водах рек разных порядков. При этом воды малых озер с кислым рН отличаются наименьшей интенсивностью миграции кальция.

В ряду интенсивности водной миграции особенно можно выделить условно три группы. В первой группе показатели Кх элементов Ag и Вг превышают большинство остальных почти на два порядка (103 и 96,2 соответственно). Во второй группе элементы Sb и Hg характеризуются промежуточным значением интенсивности водной миграции среди исследованных элементов, Кх составляет 16,9 и12,7 соответственно. Значение Кх для всех остальных элементов убывает от 1,96 у Са до 0,24 у Th.

Расчет коэффициента геохимической подвижности Кп для растительности показал, что практически для всех элементов характерно уменьшение величины коэффициента при переходе от верхового к низинному типу болота. Геохимическая подвижность элементов характеризуется достаточно равномерным уменьшением значения от 40,1 у Се до 3,52 у Са. В последнем случае кальций закономерно наименее подвижен, т.к. является основным «строительным материалом» при образовании растений, особенно высших видов.

В случае, когда как продукт выветривания выступает торф, коэффициент К„ большинства элементов при аналогичной смене типа болот имеет заметно большую амплитуду изменения значений. В условиях торфообразования наибольшей геохимической подвижностью, согласно расчету обладает Ag (Кп = 175). Примерно в 2,5-3,5 раза менее подвижны элементы Sb и Hf, коэффициент Кп для них составляет 76,9 и 52 соответственно. Далее, интенсивность геохимической подвижности достаточно равномерно убывает в интервале значений Кп от 40 (Кп Rb = 39,7) до 10 (К„ Са = 11,6). Наименее подвижен в данных условиях элемент Hg, показатель Кп для него составляет всего 0,44.

Наиболее биофильными элементами из описываемых по коэффициенту биофильности являются Ag, Hg, Se и Вг. Из них Hg, Se и Br при расчете Б* для торфов имеют значения примерно на порядок больше, чем для растительности. В последнем случае лишь для Sb и Вг наблюдается отчетливое увеличение коэффициента биофильности при переходе от верхового типа болот к низинным.

При расчете Б* относительно торфов для большинства элементов характерно кратное увеличение значения коэффициента при переходе от верховых болот к низинным, на этом фоне особенно выделяется Со, увеличение Б* в торфах для которого составляет от 0,04 до 5,13.

По средним для болот показателям коэффициентов Кх, К„ и Бх составлены ряды водной миграции, геохимической подвижности и биофильности элементов.

Сравнение химических элементов по положению в рядах коэффициентов Кх, Кп (раст-сть) и Кп (торф) показывает, что наибольшей подвижностью (рассеянием) в условиях влияния растительности обладают Се, Eu, Sc, Th, Со, La, Fe, Cs и в условиях торфообразования — Rb, Sm, Се, Hf, Eu, La, Sc, Th, Co, Sb, Cr, Cs. При этом можно отметить близость состава этих рядов с некоторым уменьшением порядкового номера в ряду, что наблюдается для Се, Eu, Sc, Th, La, Со, Cs. Высокая биофильность Se, Sb, Ag, Hg, Br, Hf, Eu, Sm, Cs в условиях влияния растительности и Ag, Sb, Hg, Se, Cs, Hf, Br, Sm, Eu, Co в условиях торфообразования препятствует накоплению этих элементов в водах и способствует очищению вод от них.

При формировании болотных вод водообмен влияет на однородность и мощность торфяной залежи. Элементы Са, Fe с влагой, питающей корневую систему растений попадают из почв. Виды высшей растительности, которые обладают повышенной такой способностью и несущие большое количество биомассы (Сорг, Nopr) характерны в основном для низинных болот. Далее, при разрушении (отмирании) растительного материала эти элементы попадают в водный раствор.

Уменьшение интенсивности водообмена в верховых болотах влечет смену растительного покрова, сопровождается изменением ландшафта и, как следствие, изменением круговорота Са, Fe, Сорг, Nopr и микрокомпонентов.

В условиях болот интенсивность водообмена подчиняется региональным факторам: а) Географическая широта, характеризующая поступление и расходование солнечной энергии; б) Геологическое строение территории и рельеф, характеризующие горизонтальные уклоны земной поверхности; в) Особенность подстилающих пород.

На разнообразие природных условий формирования вод воздействует на локальном уровне ландшафт.

Количественное соотношение составляющих поверхностного химического выноса характеризуется повсеместным преобладанием биогенной. компоненты над литогенной. В болотных водах биогенный вынос больше в четыре раза, в озерах — почти на порядок, а в реках - в два раза.

Соотношение составляющих поверхностного и подземного химического выноса показало схожесть изменения биогенной и литогенной составляющей в исследованных типах водных объектов. Однако биогенный сток в среднем по болотам вдвое выше речного, а литогенный находится на том же уровне. Это говорит о том, что в водах болот (даже низинных, воды которых по кислотности и макросоставу близки к речным), проходят совершенно отличные биохимические процессы, связанные с непрерывным взаимодействием вод и органического вещества, скорости взаимодействия (зависимой от скорости водообмена) и наличия дополнительных факторов (ландшафт, разнообразие микрофлоры, антропогенное воздействие).

Список литературы диссертационного исследования кандидат геолого-минералогических наук Здвижков, Михаил Александрович, 2005 год

1. Архипов B.C., Бернатонис В.К., Смольянинов С.И., Резчиков В.И. Микроэлементы в типичных видах торфа Томской области// Экология и практика. -Томск: ТГУ, 1989. С. 131-133.

2. Архипов B.C., Бернатонис В.К., Резчиков В.И., Зозуля Т.А. Накопление элементов группы железа в поверхностном слое торфяной залежи // Чтения памяти Ю.А. Львова: Сборник статей. Томск: ТГУ, 1995. -С. 82-87.

3. Архипов B.C., Бернатонис В.К., Резчиков В.И. Железо в торфах центральной части Западной Сибири // Почвоведение. 1997.- № 3. -С. 345-351.

4. Архипов B.C., Бернатонис В.К., Резчиков В.И. Распределение железа, кобальта и хрома в торфяных залежах центральной части Западной Сибири // Почвоведение. 2000. - № 12. -С. 1439-1447.

5. Бейли Н. Статистические методы в биологии. М.: Мир, 1964.-271с.

6. Бернатонис В.К., Архипов B.C. Микроэлементный состав торфов // Поиски и разведка месторождений полезных ископаемых Сибири: Материалы конференции. Томск: ТПУ, 2000. -С. 212-219.

7. Богоявленская О.В., Пучков В.Н., Федоров М.В. Геология СССР: М.: Недра, 1991.240 с.

8. Болота Западной Сибири, их строение и гидрологический режим / Под ред. К.Е. Иванова, С.М. Новикова-Д.: Гидрометеоиздат, 1976.-448 с.

9. Бояркина А.П., Васильев Н.В., Резчиков В.И., Тюлюпо Е.Б. Нейтронно-активационный анализ торфа как свидетеля техногенного загрязнения атмосферы // Труды НИИ ядерной физики, электроники и автоматики.-М.: Атомиздат, 1977. Вып.7. - С. 76-81.

10. Бронзов В.Я. Верховые болота Нарымского края (бассейн р.Васюган) // Труды научно-исследовательского торфяного института. — М., 1930. Вып.З. — 100 с.

11. Бронзов А.Я. Гипновые болота на южной окраине Западно-Сибирской равнинной тайги// Почвоведение.-1936. -№2.-С. 224-245.

12. Букаты М.Б. Разработка программного обеспечения для решения гидрогеологических задач //Известия ТПУ, 2002. -Вып. 6. -т. 305 -с. 348-366

13. Васюгапское болото (природные условия, структура и функционирование) /Под ред. Л.И. Инишевой. Томск: ЦНТИ, 2000.-136 с.

14. Виноградский С.Н. Микробиология почвы. М.: АН СССР, 1952. - 792с.

15. Выцлан Н.Ф. Определитель растений Томской области. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994. -301 с.

16. Герасько Л.И., Пашнева Г.Е. Почвы Томского Приобья // Генезис и свойства почв Томского Приобья. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1980. - С.32-83.18. ГОСТ 14920-79. Газ сухой.

17. ГОСТ 18165-89. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации алюминия.

18. ГОСТ 18309-72. Вода питьевая. Метод определения содержания полифосфатов.

19. ГОСТ 18826-73. Вода питьевая. Методы определения содержания нитратов.-С.4-6.

20. ГОСТ 18963 73. Методы санитарно- бактериологического анализа.

21. ГОСТ 23268.12-78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно- столовые и природные столовые. Метод определения перманганатной окисляемости. С. 70-72.

22. ГОСТ 23268.15-78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно- столовые и природные столовые. Методы определения бромид-ионов.-С.86-91.

23. ГОСТ 23268.16-78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно- столовые и природные столовые. Методы определения иодид-ионов.-С.92-96.

24. ГОСТ 23268.3-78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно- столовые и природные столовые. Методы определения гидрокарбонат-ионов. С. 15-17.

25. ГОСТ 23268.5-78. Воды минеральные питьевые лечебные, лечебно- столовые и природные столовые. Методы определения кальция и магния. -С. 23-27.

26. ГОСТ 23781-83. Газы горючие природные. Хроматографический метод определения компонентного состава.

27. ГОСТ 23950-88. Вода питьевая. Метод определения массоой концентрации стронция.

28. ГОСТ 24481-80. Вода питьевая. Отбор проб.

29. ГОСТ 24902-81. Вода хозяйственно-питьевого назначения. Общие требования к полевым методам анализа.

30. ГОСТ 27384-87. Вода. Нормы погрешности измерений показателей состава и свойств.

31. ГОСТ 4011-72. Вода питьевая. Методы определения общего железа.

32. ГОСТ 4151-72. Вода питьевая. Методы определения общей жесткости.

33. ГОСТ 4192-72. Вода природная. Методы определения минеральных азотсодержащих веществ.

34. ГОСТ 4212-76. Реактивы. Методы приготовления растворов для колориметрического и нефелометрического анализа.

35. ГОСТ 4245-72. Вода питьевая. Методы определения содержания хлоридов.

36. ГОСТ 4386-81. Вода питьевая. Методы определения массовой концентрации фтора.

37. ГОСТ 4389-89. Вода питьевая. Методы определения содержания сульфатов.

38. Гудошников С.В. Растительность // Родной край. Томск, 1974. - С.61-74.

39. Добровольский Г.В., Никитин Е.Д., Афанасьева Т.В. Таежное почвообразование в континентальных условиях. М.: Изд-во МГУ, 1981. - 216 с.

40. Дюкарев А.Г. Земельный фонд, его качественный состав и использование // Природные ресурсы Томской области. Новосибирск: Наука, Сиб. отд-ние, 1991.- 440 с.

41. Евсеева Н.С. География Томской области. (Природные условия и ресурсы). — Томск: Изд-во Томского ун-та, 2001. — 223 с.

42. Евсеева Н.С., Земцов А.А. Рельефообразование в лесоболотной зоне Западно-Сибирской равнины. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1990. — 242 с.

43. Ермашова Н.А. Геохимия подземных вод зоны активного водообмена Томской области в связи с решением вопросов водоснабжения и охраны. Дис. в виде научного доклада на соискание уч.степени канд.геол.-минерал.наук.- Томск, 1998. 44 с.

44. Ермашова Н.А. Природный гидрогеохимический фон верхней гидродинамической зоны Среднего Приобья как основа оценки ее экологического состояния // Обской вестник, 1999.-№3-4.-с. 106-112

45. Земцов В.А. Воды // География Томской области. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1988. - С. 76-96.

46. Иванов К.Е. Основы теории морфологии болот и гидроморфологические зависимости. -«Тр. ГГИ», 1965, вып. 126. с. 5-47.

47. Кац Н.Я. Болота земного шара. М.: Наука, 1971. - 295 с.

48. Кирюхин В.А., Короткое А.И., Шварцев C.JI. Гидрогеохимия.-М.:Недра, 1993.-384с.

49. Кирюхин В.А., Толстихин Н.И. Региональная гидрогеология. М.: Недра, 1987. — 382 с.

50. Конторович А.Э., • Нестеров И.И., Салманов Ф.К. Геология нефти и газа Западной Сибири. М.: Недра, 1975. - 680 с.

51. Конторович А.Э., Шварцев C.JI., Зуев В.А. и др.Органические микропримеси в пресных природных водах бассейнов Томи и Верхней Оби // Геохимия. 2000. - №5. - С.533-544.

52. Лапшина Е.Д., Королюк А.Ю., Блойтен В. и др. Структура растительного покрова западной части Большого Васюганского болота (на примере ключевого участка «Узас»)// Сибирский экологический журнал. 2000. - Т.7. - №5. - С.563-576.

53. Лисс О.Л., Березина Н.А. Болота Западно-Сибирской равнины. М.: Изд-во МГУ, 1981. -208 с.

54. Лисс О.Л., Трофимов В.Т., Кашперюк П.И. и др. Тенденция развития болотообразовательного процесса // Прогноз изменения природных условий Западной Сибири. М.: Изд-во МГУ, 1968 - 175 с.

55. Литвиненко С.Ю. Система внутрилабораторного контроля качества анализов подземных вод при гидрогеохимических работах. В сб. «Исследования в области химических и физических методов анализа минерального сырья». Алма-Ата.: Каз ИМС, 1985. - С.19-25.

56. Логинов П.Е. Разработка торфяных месторождений в районах Западно-Сибирской низменности. «Сб. статей по изучению торфяного фонда», 1958, вып. 3, С. 10-21.

57. Логинов П.Е., Хорошев П. И. Торфяные ресурсы Западно-Сибирской равнины.-М.: Геолторфразведка, 1972.-148 с.

58. Лурье Ю.Ю. Унифицированные методы анализа вод. Вып.2.-М.: Химия, 1973.

59. Львов Ю.А. К характеристике Иксинского водораздельного болота // Известия Томского отделения Всесоюзного ботанического общества. — 1959.-Т.4.-С.59-62.

60. Методы общей бактериологии. /Под ред. Ф. Герхарта. М.: Мир, 1985. - 536с.

61. Назаров А.Д., Шварцев С.Л. Подземные воды и их использование // Природные ресурсы Томской области Новосибирск: Наука. Сиб. отд-ние. 1991. - 440 с

62. Научные предпосылки освоения Западной Сибири / Под ред. М.И. Нейштадта. М.: Наука, 1977. -228 с.

63. Нейштадт М.И. Торфяные запасы азиатской части СССР // Труды Центральной торфяной опытной стации. М., - 1938. — Т.4. — С. 1-79.

64. Новиков С.М. Исследование гидрометеорологического режима болот бассейна р.Оби в связи с разработкой новых месторождений нефти и газа. — В. кн. Комплексное освоение водных ресурсов Обского бассейна. — Новосибирск: «Наука», 1970. — с.127-133.

65. НСАМ «Подземные воды. Внутрилабораторный контроль качества анализов, выполняемых в лабораториях Министерства геологии СССР. М., 1987.

66. НСАМ 273-Г. Нейтронно-активационное определение кобальта, сурьмы, рубидия, цезия, хрома и стронция в природных водах с использованием Ge (1л)-детектора. Методика IV-категории.М., 1987. 1

67. НСАМ 320-Г. Определение лития, рубидия и цезия эмиссионным пламенно-фотометрическим методом в воде.- М., 1990.

68. НСАМ 321-Г. Инверсионный вольтамперометрический метод определения цинка, кадмия, свинца и меди в подземных водах.-М.,1990.

69. Органическая геохимия / Под ред. Дж.Эглинтона и М.Мэрфи Пер. с англ. Л., Недра», 1974.-487с.

70. Паневин B.C., Воробьев В.Н. Лесные ресурсы и их рациональное использование // Природные ресурсы Томской области. Новосибирск, 1991. - С. 38 - 56.

71. Перельман А.И. Геохимия элементов в зоне гипергенеза. М.: Недра, 1972.

72. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975.

73. По вопросу введения в действие Государственного реестра методик, допущенных для Государственного экологического контроля. М.: ГУАК при Минприроды России, от 01.04.96.

74. Полынов Б.Б. Избранные труды. М.: Изд-во Ан СССР, 1956.

75. Посохов Е.В. Общая гидрогеохимия. М.: Недра, 1975.

76. Почвенная карта Томской области. Масштаб 1 : 1 ООО ООО. Новосибирск: 1989.

77. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) и ориентировочные безопасные уровни воздействия (ОБУВ) вредных веществ в воде водных объектов хозяйственно-питьевого и культурно-бытового использования.-М.:Минздрав СССР, 1983.-61с.

78. РД 52.24.112-91. Методические указания по определению массовой концентрации ртути в природных водах методом непламенной атомной абсорбции с использованием газортутного анализатора АГП-01 и приставки для генерации паров восстановления ртути.

79. РД 52.24.66-86. Система контроля точности результатов измерений показателей загрязненности контролируемой среды. JL: Гидрометеоиздат, 1986.

80. Ресурсы поверхностных вод СССР. Алтай и западная Сибирь. Средняя Обь. -Л.:Гидрометеоиздат,1972. Т. 15. - Вып. 2. - 406 с.

81. Розанов Б.Г. Контроль за состоянием природной среды.//Страны и народы. Земля и человечество. Глобальные проблемы.-М.:Мысль,1985.-С.304-308.

82. Романенко В.И., Кузнецов С.И. Экология микроорганизмов пресных водоёмов. Лабораторное руководство. Л.: Наука, 1974. - 193с.

83. Сан.П и Н 2.1.4.559-96. Вода питьевая и водоснабжение населённых мест. М.: Госкомсанэпиднадзор России, 1996.

84. СП ТПУ 5-ГХ. Газы, растворенные в воде. Хроматографический метод определения. -Томск, 1996.

85. СП ТПУ 6-АЭмС. Вода природная. «Метод ТПИ». Методики определения Cr,Mn,Co,Ni,Cu,As,Zr,Mo,Ag,Cd,Sn,Sb,Ba,W,Zn,Pb,Bi,Be,P,Ti,V. Атомно-эмиссионный спектрометрический метод анализа. Томск, 1996.

86. СП ТПУ 7-ИВ. Вода природная. Определение массовой концентрации висмута в природных водах методом инверсионной вольтамперометрии. Томск, 1996.

87. СП ТПУ 8-ИВ. Вода природная. Определение массовой концентрации мышьяка в природных водах методом инверсионной вольтамперометрии. -Томск, 1996.

88. Сурков B.C., Жеро О.Г. Фундамент и развитие платформенного чехла ЗападноСибирской плиты. М.: Недра, 1981. -143 с.

89. Сурков B.C., Смирнов JI.B., Девятое В.П. и др. Геологическая история формирования Западно-Сибирского нефтегазоносного бассейна. // Проблемы геологии Сибири. Т.1. — Томск: Изд-во Том. ун-та, 1996. С. 105-107.

90. Сурунов Н.Ф., Земцов А.А. Озера Томской области и генезис их котловин // Человек и вода. Томск, 1990. - 158 с.

91. СЭВ. Унифицированные методы исследования качества вод. Ч.1,т.2.-М., 1983. С. 61-62, 92-93.

92. Торфяные месторождения Томской области: Справочник / Отв. ред. В.Д. Марков.-М.: Геолторфразведка, 1971.-306 с.

93. Требования к геолого-экологическим исследованиям и картографированию. Масштаб 1:50000-25000.- 1990.-С.114-127.

94. Тюменцев Н.Ф. Почвы // Родной край. Томск: Изд-во Том ун-та, 1974. - С. 52-61.

95. Тюремное С.Н. Районирование торфяных месторождений. В. кн. Торфяные месторождения Западной Сибири. -М.: 1957. - с. 129-141.

96. Удодов П.А., Онуфриёнок И.П., Парилов Ю.С. Опыт гидрогеохимических исследований в Сибири. М.: «Высшая школа», 1962. - С.89-97.

97. Физика и химия торфа: Учебное пособие для вузов /И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев.-М.: Недра, 1989.-304 с.

98. Храмов А.А., Валуцкий В.И. Лесные и болотные фитоценозы Восточного Васюганья (структура и биологическая продуктивность).- Новосибирск: Наука, 1977. 221 с.

99. Шамахов А.Ф., Земцов А.А. Многолетняя реликтовая мерзлота в Западной Сибири и ее палеогеографическое значение // Изв. ВГО. Т.З. 1979. С. 150-155.

100. Шварцев С.Л. Гидрогеохимия зоны гипергенеза. М.: Недра, 1978.

101. Шварцев С.Л. Общая гидрогеология . М.: Недра, 1996.

102. Шварцев C.JI. Гидрогеохимия зоны гипергенеза.- 2-е изд., исправл. и доп. М.:Недра,1998.- 366 с.

103. Штауб А.К. Воды // Родной край. Томск: Изд-во Том ун-та, 1974. - С. 40-52.

104. Щербина В.В. Основы геохимии. -М.: Недра, 1972.

105. Яснопольская Г.Г. К характеристике растительности и торфяной залежи Васюганского болота // Ученые записки Томского университета. Серия биология и почвоведение. — 1965. -№51.-С. 49-63.

106. Heller S.R., Enviijnmental Applikation of Mass Spectrometry. In: Practikal Mass Spektrometry. Plenum Press, N.-Y., 1979, p.219-240.