Пространственное распределение и временная изменчивость содержания тяжелых металлов в воде поверхностных водных объектов Пермской области тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 11.00.07, кандидат географических наук Мирошниченко, Сергей Анатольевич

• Мирошниченко, Сергей Анатольевич
• кандидат географических наук
• 1998

Оглавление диссертации кандидат географических наук Мирошниченко, Сергей Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Стр.

Список основных сокращений

Введение

1. Материалы и методы исследований

1.1 .История и современное состояние гидрохимических исследований

на Западном Урале

1.1.1. Некоторые аспекты истории развития гидрохимических

исследований

1.1.2. Государственная система наблюдений за состоянием

поверхностных водных объектов

1.2. Факторы, определяющие содержание металлов

в природных водах

1.2.1. Характеристика естественных факторов

1.2.1.1. Физико - географические условия формирования

химического состава вод

1.2.1.1.1. Рельеф

1.2.1.1.2. Климатические условия

1.2.1.1.3. Почвенно-геохимические особенности

территории

1.2.1.1.4. Особенности гидрографии и

макрокомпанентного состава речных вод

1.2.1.2. Геологические факторы

1.2.1.2.1. Гидрогеологические условия

1.2.1.3. Физико-химические факторы

1.2.1.3.1. Процессы гидролиза и комплексообразования

1.2.1.3.2. Миграционная способность металлов

1.2.1.4. Биологические факторы

1.3. Влияние естественных факторов на формирование ТМ в

водных объектах Пермской области

1.3.1. Влияние естественных факторов на химический состав

донных отложений Камского водохранилища

1.4. Анализ антропогенных факторов

1.4.1. Влияние предприятий черной и цветной металлургии на

загрязнение водных объектов тяжелыми металлами

1.4.2. Влияние предприятий угольной промышленности Пермской области на загрязнение водных объектов тяжелыми металлами

1.4.3. Влияние дражных разработок в бассейне р.Вишера на

содержание металлов в речных водах

1.4.4. Особенность влияния техногенного загрязнения на

содержание ТМ в водных объектах Пермской области

2. Использование статистических методов для обработки

сетевых гидрохимических наблюдений

2.1. Основные статистические параметры, используемые при

обработке результатов гидрохимических наблюдений

2.1.1. Эмпирические кривые обеспеченности гидрохимических наблюдений

2.1.2. Статистические ошибки гидрохимических наблюдений

2.1.3. Оценка однородности гидрохимических наблюдений

2.1.4. Использование корреляционного анализа для исследования

гидрохимических показателей

2.1.5. Проведение статистического анализа гидрохимических показателей с использованием современных вычислительных и программных средств

2.2. Пространственное представление результатов

гидрохимических наблюдений

2.2.1. Использование гидрохимических карт

2.2.2. Обзор методов картографирования гидрохимической

информации

3.Пространственное распределение тяжелых металлов в водных объектах Пермской области

3.1 .Сезонная и пространственная динамика изменения содержания

железа (общего), меди, цинка и марганца по длине р.Камы

3.2.Используемая методика пространственного представления

гидрохимической информации

3.2.1.Принятый принцип построения карт химического стока

веществ

3.2.2.Анализ методов расчета стока микроэлементов

3.2.3.Сопоставительный анализ полученных результатов по

расчету стока микроэлементов

3.3 .Карты - схема модулей стока железа (общего), меди, цинка

4.Внутригодовые особенности колебания содержания ТМ в реках области. Функции распределения гидрохимических показателей

4.1 .Влияние внутриводоемных процессов на содержание тяжелых

металлов в водном объекте

4.2.Процессы формирования экстремально - высоких концентраций

веществ в водных объектах

4.1.1. Анализ внутренних факторов формирования экстремально -

высоких концентраций металлов в водных объектах

4.2.2. Анализ внешних факторов формирования экстремально -

высоких концентрации веществ в водных объектах

4.3. Особенности построения статистических функций распределения содержания тяжелых металлов в воде водных объектов

4.4. Использование кривых распределений гидрохимических показателей для построения моделей качества воды

4.5.Исследованием зависимости между содержанием в воде

ТМ и расхода воды в реке

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Список литературы

Приложение

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

БС

Пермский ЦГМС Пермоблкомприрода

СТУЭК, г. Березники

ТМ в. бьеф в.г. н.г.

Балтийская система

Пермский центр по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды Государственный комитет по охране природы Пермской области

Северное территориальное управление

экологического контроля

Тяжелые металлы

верхний бьеф

выше города

ниже города

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Пространственное распределение и временная изменчивость содержания тяжелых металлов в воде поверхностных водных объектов Пермской области»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В последние годы, как в нашей стране, так и за рубежом, в связи с возрастающим антропогенным воздействием на природную среду, уделяется большое внимание изучению процессов формирования и интенсивности потоков миграции тяжелых металлов (ТМ) в различных частях биосферы. Интерес к данной проблеме, с одной стороны, обусловлен высокой биологической активностью, которую проявляют многие ТМ, а с другой, их гетерофазнонеконсервативными особенностями, под которыми понимается их способность при определенных физико-химических условиях природной среды активно мигрировать и накапливаться в отдельных ее компонентах. Для водных объектов принципиальное значение имеет миграция этих поллютантов в системе: «вода> <-» <взвешенные наносы> <-» <донные отложения».

ТМ в отличие от органических веществ не подвержены биодеградации и их токсичность не изменяется в течение длительного периода времени. Все это определяет необходимость постоянного контроля за содержанием ТМ в поверхностных водных объектах.

Для Западного Урала, можно выделить следующие основные факторы, определяющие значительное содержание ТМ в поверхностных водных объектах:

- почвенно-геохимические особенности территории и литологический состав слагающих водосбор пород обусловливают наличие в водных объектах, даже не испытывающих значительного техногенного воздействия, высокого содержания ряда ТМ (железа, меди, марганца), которое значительно превышает существующие нормативы для водных объектов рыбохозяйственного значения;

- длительная эксплуатация предприятий горнодобывающего комплекса, черной и цветной металлургии, химической промышленности привела к формированию в водотоках-приемниках техногенных донных отложений, способных даже при полной реструктуризации загрязнения оказывать существенное влияние на формирования качества воды (первое промышленное производство связанное с добычей и переработкой металлов появилось еще в начале ХУПв.);

- создание каскада водохранилищ на р. Каме.

Гетерофазнонеконсервативность, токсичность и неподверженность биодеградации делает ТМ потенциально опасными веществами, которые способны лимитировать условия устойчивого и безопасного водоснабжения не только для отдельных городов, но и для крупных территорий. Все это вызывает необходимость проведения исследований по изучению пространственной и сезонной изменчивости содержания ТМ в поверхностных водных объектах такого крупного промышленного региона, как Пермская область.

Подобное исследование, в целях получения более объективных результатов, должно строится на основе анализа длительных, однородных рядов наблюдений, обязательно проводимых в различные фазы гидрологического режима водного объекта. Проведение исследования с использованием современных вычислительных средств и создания базы данных по гидрохимическому режиму водных объектов намного упрощает выполнение поставленной задачи.

Цели и задачи диссертационной работы. Целью данной диссертационной работы является анализ пространственного распределения и временной изменчивости содержания ТМ в воде водных объектов Пермской области. Поставленная цель предлагает решение следующих задач:

- анализ естественных и антропогенных факторов, определяющих содержание ТМ в водных объектах;

- изучение пространственной и временной изменчивости содержания ТМ в водных объектах рассматриваемой территории;

- выявление факторов, способствующих формированию экстремально -высоких концентраций ТМ в водных объектах;

- исследование зависимостей между расходом воды и содержанием ТМ;

- исследование и анализ статистических функций распределения ТМ.

Объект исследования и исходные материалы. Объект исследования -поверхностные водные объекты Пермской области.

Для рассмотрения пространственного распределения ТМ в водных объектах использовались первичные материалы регулярных сетевых наблюдений Пермского ЦГМС по более чем 50 постам за 1974 - 1996 г.г. Кроме указанных материалов были использованы так - же данные ведомственного контроля лаборатории Северного территориального управления экологического контроля ( СТУЭК) г. Березники и данные официальной статистической отчетности предприятий по форме 2-ТП-"ВОДХОЗ". Кроме фондовых материалов в работе были использованы материалы, полученные автором в ходе выполнения полевых исследований в бассейне р. Вишеры. Общий объем проанализированной первичной гидрохимической информации, используемой для написания диссертационной работы, составил более 200 ООО химических анализов воды.

Основной акцент в исследовании, в силу имеющейся информации, ставился на изучение пространственной и временной изменчивости содержания в воде водных объектов таких тяжелых металлов, как железо (общее), медь, цинк, марганец.

Научная новизна:

- построены карты - схемы распределения модуля стока следующих металлов: цинка, меди, железа (общего) для исследуемой территории на основе материалов многолетних регулярных сетевых наблюдений Пермского ЦГМС;

- выполнен анализ статистических функций распределения ТМ, проанализированы механизмы, определяющие характер функций распределения;

- рассмотрены зависимости содержания ТМ от расхода водотока -приемника;

- выявлены и проанализированы факторы, способствующие формированию экстремально- высоких концентраций ТМ в водных объектах, подверженных интенсивному загрязнению.

Практическая значимость исследования.

1. Созданная в ходе выполнения исследований компьютерная база данных по содержанию химических веществ в поверхностных водных объектах Пермской области используется в практической деятельности специалистов:

Пермоблкомприроды;

Пермского ЦГМС;

СТУЭК, г.Березники. Использование современных вычислительных средств для решения широкого круга задач в области гидрохимии позволяет не только систематизировать и облегчить поиск и доступ к имеющейся информации, но и решать задачи, связанные как с оценкой, так и с прогнозированием гидрохимического состояния водных объектов на территории области.

2. Разработанные карты - схемы модуля стока используются в области охраны природы для решения задач, связанных с прогнозированием и нормированием качества поверхностных вод, планированием природоохранных мероприятий и рациональным использованием водных ресурсов. Они являются необходимым компонентом при разработке региональных норм предельно допустимого вредного воздействия на окружающую среду.

3. Выявлены эффекты появления экстремально высоких концентраций ТМ в воде, обусловленные мощными техногенными донными отложениями. Данные эффекты необходимо учитывать при прогнозе экологически неблагоприятных ситуаций на водных объектах.

Апробация работы.

Научные положения и результаты исследования отражены в 13 публикациях и

докладывались на: Международной конференции 1СЕР'95 (1995); Втором

международном конгрессе «Вода: Экология и технология» в г. Москве (1996);

Международном симпозиуме «Чистая вода России-97» в г. Екатеринбурге

(1997); Международной научно - практической конференции «Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охраны окружающей среды» в г. Перми ( 1997); научно - практической конференции «Экологические основы стабильного развития Прикамья» в г. Перми (1998); Международной конференции «Экологические проблемы крупных рек -2» в г. Тольятти (1998); Международной конференции 1СЕР'98 (1998).

Основные защищаемые положения:

1 .Пространственное распределение модуля стока металлов определяется совокупностью естественных и антропогенных факторов. Наиболее значимый вклад при техногенном загрязнении в поступлении железа в поверхностные водные объекты Пермской области вносит Кизеловский угольный бассейн, а меди, цинка, хрома и марганца - металлургические предприятия, расположенные в бассейне р. Чусовой;

2. Характер как внутригодового распределения, так и межгодичной изменчивости содержания ТМ в водном объекте определяется особенностью их генезиса. Существенная гетерофазная неконсервативность железа в ряде случаев приводит к росту его содержания в водотоке при увеличении расхода реки;

3. Способность ряда ТМ активно мигрировать и накапливаться в отдельных звеньях системы «вода><-»<взвешенные наносы><-Хдонные отложения» определяет возможность создавать за счет внутриводоемных процессов резкие по форме экстремально высокие концентрации их в воде. При этом основным источником поступления ТМ могут являться техногенные донные отложения;

4. Статистические функции распределения ТМ в поверхностных водных объектах определяются их генезисом.

Пользуясь, случаем выражаю искреннюю признательность всем сотрудникам Пермского ЦГМС, прежде всего А. Д. Наумову и О. А. Линник, за предоставленную возможность использования материалов регулярных гидрохимических наблюдений для написания диссертационной работы.

1. Материалы и методы исследований

1.1. История и современное состояние гидрохимических исследований на Западном Урале

1.1.1 .Некоторые аспекты истории развития гидрохимических исследований ^

Первые опубликованные работы о химическом составе вод в бассейне р. Камы появились в конце XIXb: Р.Н. Рума -1881г., Г.В. Хлопина - 1889г.. Характерной особенностью работ начального периода была их утилитарная направленность на решение проблем питьевого водоснабжения.

Более направленное изучение химического состава воды р. Камы и ее притоков началось в годы становления советской власти в период 1926-1941г.г. [27]. Значительный интерес представляют работы А. Трифонова (1926, 1927) и A.A. Варова (1928) по гидрохимическому режиму р. Камы на участке от устья р. Вишеры до г. Перми. Данные работы были проделаны на Биологической станции при Пермском университете, занимавшейся в течение ряда лет систематизацией наблюдений за химизмом р. Камы.

Индустриализация, создание крупных промышленных предприятий, как на Верхней Каме, так и в районе г. Перми обусловило появление цикла исследований, направленных, в первую очередь, на решение проблем промышленного водоснабжения и водоотведения (К.Н. Шапшев, 1931; Н.Е. Кушлянский, 1932; P.M. Павлинова, 1934). Так же можно отметить работы, посвященные изучению гидробиологических особенностей Средней Камы (В.В. Громов, 1941; А.О. Таусон, 1947).

Материалы по гидрохимии Пермской области до создания Камского водохранилища были обобщены в монографии Г.А. Максимовича "Химическая география вод суши". Впервые была составлена гидрохимическая карта рек Пермской области, где выделены три провинции, четыре области и четыре района гидрохимических фаций рек [117, 66]. Разработанный Г.А. Максимовичем фациально-формационный подход нашел широкое применение для построения региональных гидрогеохимических карт (Гаев, 1996).

После создания первого водохранилища на р. Каме в 1954г. начались крупномасштабные интенсивные исследования по изучению его гидрохимического режима, которые проводилось в основном сотрудниками лаборатории водохозяйственных проблем. В работах З.М. Балабановой [18, 17, 16, 15], Ю.М. Матарзина [121, 122] особое внимание уделялось изучению факторов формирования химического состава вод и особенностей гидрохимического режима водохранилища. В работе Ю.М. Матарзина и И.А. Печеркина (1959 ) впервые было проведено гидрохимическое районирование Камского водохранилища в летний период, которое было потом существенно

дополнено Ю.М. Матарзиным (1961 ) и И.А. Печеркиным (1963 ). Однако наиболее полное гидрохимическое районирование Камского водохранилища на основе многолетних данных для различных сезонов года было выполнено Э.А. Бурматовой (1969). Химическая география Боткинского водохранилища была освещена в работе И.А. Печеркина, Ю.М. Матарзина, Э.А. Бурматовой [30, 127].

В этот период были проведены первые в стране всесоюзные конференции по изучению водохранилищ, изданы монографии: "Химическая география вод и гидрохимия Пермской области", "Геодинамика побережий Камских водохранилищ" ч.1 (И.А. Печеркин, 1966), а в 1969 г. вышла 2 часть монографии.

В 1969 г. при Пермском университете была организована кафедра гидрологии суши, которую возглавил A.C. Шкляев, а с 1971г. - Ю.М. Матарзин. Исследования, проводимые на кафедре, вошли в международную гидрологическую программу. В 1974 г. была создана лаборатория комплексных исследований водохранилищ ЕНИ ПГУ. Это позволило сформироваться Пермской школе исследователей водохранилищ [125]. Сейчас в лаборатории комплексных исследований водохранилищ накоплен обширный материал по химическому составу вод Камских водохранилищ, что позволило перейти к гидрохимическому районированию в современных условиях [72].

Большая роль в изучении химического состава водных объектов на территории Пермской области принадлежит Пермскому ЦГМС, которой проводит свои регулярные наблюдения уже более 30 лет.

В условиях зарегулированное™ р. Камы вопросы изучения антропогенного загрязнения приобрели большое значение. Данной тематике был посвящен целый ряд работ: Э.А. Бурматова (1966), Ю.М. Матарзин, JI.A. Кузнецова (1987), А.П. Лепихин (1989, 1991, 1990, 1995) и др.. Изучением состава донных отложений водных объектов Пермской области занималась Л.А. Кузнецова [92,91,93].

1.1.2. Государственная система наблюдений за состоянием поверхностных водных объектов

Для осуществления водохозяйственной деятельности в бассейне любой реки необходима систематизированная объективная информация, охватывающая всю геоэкологическую систему бассейна реки, а так же социально-экономическую структуру, создающую антропогенную нагрузку. Подобная задача разрешима при условии создания и функционирования государственной системы комплексного мониторинга водных объектов (Черняев, 1997).

Под комплексным мониторингом водных объектов понимается система регулярных наблюдений и оценки состояния водных ресурсов, наблюдений и

контроля за источниками загрязнения водных объектов, система оценки влияния водного фактора на здоровье человека в целях экологически безопасного и устойчивого развития территорий, выработки стратегий действия, определение приоритетов водохозяйственной политики и прогнозирования возможных изменений в экосистеме.

Задачами государственной системы мониторинга являются: изучение основных закономерностей формирования гидрохимического режима в крупных речных бассейнах, учет тенденций его изменения, определение уровня антропогенного загрязнения и причин его вызывающих [174].

Мониторинг Росгидромета является базисной подсистемой мониторинга водных объектов. В настоящее время Росгидромет выполняет следующие основные функции: ведение наблюдений за гидрометрическими параметрами и уровнем загрязнения по физическим, химическим и гидробиологическим показателям; обобщение информации, получаемой на территориальном и региональном уровнях; обеспечение требуемого качества данных о поверхностных и морских водах, получаемых на всех уровнях мониторинга водных объектов.

Территориальным подразделением Росгидромета на территории области является Пермский ЦГМС, который осуществляет контроль за гидрохимическим режимом рек области на 28 пунктах контроля 3 и 4-ой категории ОГСНК (рис. 1.1). Сетью контроля освещаются водохранилища: Камское, Боткинское, Широковское, а так же верховья реки Камы и ее притоков -Весляна, Коса, Вишера с Колвой, реки: Чусовая, Лысьва, Сылва, Ирень, Язьва, Косьва, Яйва, Иньва, Обва. Контрольные створы, в основном, расположены в районах крупных населенных пунктов с организованным сбросом сточных вод.

Количество отбираемых проб в течение года для каждого створа различно, но в большинстве случаев это одинарная проба в течение месяца. Данная периодичность отбора проб приемлема только для характеристики сезонных изменений качества воды. Тем не менее регулярные наблюдения, проводимые Росгидрометом при различных гидрологических условиях, наиболее надежно и полно характеризуют основные показатели качества воды по сравнению с разовыми и непродолжительными наблюдениями, осуществляемыми многими другими организациями.

На водохранилищах отбираются пробы как на поверхности ( глубина не более 0,2 м ), так и на глубинных вертикалях. При отборе проб в различные гидрологические сезоны с изменением уровня воды в водоеме изменяется и расстояние до вертикали, в связи с чем нарушается и репрезентативность взятых проб [29]. Подробнее о методике отбора проб представлено в работах [189,135].

При анализе проб воды определяются 37 физических и химических показателей, среди которых нефтепродукты, фенолы, СПАВ, медь, цинк, хром

и марганец (полный список веществ приведен в приложении табл.2). При этом следует отметить, что в сбрасываемых сточных водах предприятий области декларируется наличие свыше 100 различных химических веществ, большая часть из которых являются токсичными и высокотоксичными соединениями.

Условные обозначения:

^ закрытые посты наблюдений

^ действующие посты наблюдений (по состоянию на январь 1997 г.

а количество пунктов отбора проб, расположенных в непосредственной близости друг от друга.

ш»ш номер пункта наблюдений лооэо! пункт наблюдений, для которого были рассчитаны модули химического стока

Рис. 1.1 Карта-схема расположения пунктов контроля Пермского ЦГМС за состоянием поверхностных водных объектов на территории Пермской области (описание пунктов контроля приведено в приложении табл. 1, 2)

Пермский ЦГМС имеет аккредитованную лабораторию, которая проводит анализ проб воды сертифицированными методиками. Для определения железа (общего) используют фотометрический метод с применением ортофенантролина. Цинк и медь, так же как и железо, определяют фотометрическим методом с добавлением в раствор для цинка - дитизона, а для меди - диэтилдитиокарбамата натрия. Методики определения проб приведены в [193]. Наиболее полно анализ современных методов определения тяжелых металлов дан в [173].

Как показано в работе (Будников, 1998 ), при оценке качества поверхностных вод валовое содержание тяжелых металлов не дает полной и объективной картины о степени токсичности вод, так как биологическое действие металла определяется его состоянием в воде, а это, как правило, комплексы с различными компонентами. При загрязнении тяжелыми металлами токсичность вод в основном будет определяться концентрацией активных ионов металлов, либо простейших комплексов с неорганическими ионами. Поэтому необходимо проводить анализ проб на определение не только валового содержания металлов, но и их растворимых форм. Из растворимых

9-1-

форм металлов Пермский ЦГМС выполняет анализы только для Бе и Сг .

В последние годы Пермский ЦГМС в связи с недостаточным финансированием постепенно сокращает объемы проводимых гидрохимических исследований, что может значительно повлиять на качество предоставляемой информации. Крайне нежелательным шагом явилось бы сокращение опорной сети станций. В этом случае прервутся многолетние ряды гидрохимических наблюдений.

Кроме Пермского ЦГМС на территории области можно выделить следующие организации и ведомства, которые принимают участие в комплексном мониторинге поверхностных вод: Пермоблкомприрода (учет декларируемых сбросов, нормирование сбросов сточных вод); органы Госсанэпиднадзора России (состояние водной среды обитания человека); Комитет по водному хозяйству (качество воды в местах водозаборов и сбросов сточных вод); муниципальные и ведомственные лаборатории (химический анализ вод).

Из выше перечисленных служб и ведомств постоянные пункты наблюдений имеет только Госсанэпиднадзор, при этом контроль на данных пунктах ведется в основном только в летний период. Ведомственные лаборатории, как правило, имеют низкую техническую оснащенность и крайне неудовлетворительную частоту отбора проб.

На уровне города можно выделить работы, проводимые СТУЭК г. Березники. На территории г. Березники функционирует единая система наблюдений, включающая в себя компоненты ведомственного и государственного контроля. Действует 16 пунктов контроля за гидрохимическим составом вод на Камском водохранилище, р.Толычь,

промканале. Ведется контроль за содержанием в водохранилище таких металлов, как титан, ванадий, кобальт, кадмий, свинец.

Каждая из выше перечисленных организаций занимает свое место в системе комплексного мониторинга, хотя и не исключены моменты дублирования данными организациями работы друг друга. В результате, когда несколько организаций и ведомств одновременно на одной территории ведут наблюдения за качеством поверхностных вод без согласованных между собой программ и методик исследований, их работа становится не только экономически невыгодной, но и приводит к невозможности сопоставления полученных результатов и получения объективной оценки ситуации на водных объектах. Поэтому в настоящее время Пермоблкомприродой совместно с Пермским ЦГМС проводится работа по выработке единых подходов к организации мониторинга на водных объектах области.

В силу сложившейся системы отбора проб, их анализа и обработки первичной информации наиболее близко целям и задачам комплексного мониторинга на сегодняшний день отвечает работа, проводимая, территориальными органами Росгидромета.

1.2. Факторы, определяющие содержание металлов в природных водах

Химический состав поверхностных вод формируется под влиянием достаточно сложного взаимодействия комплекса естественных и антропогенных факторов. Гидрохимический состав природных вод в настоящее время нельзя рассматривать как формирующийся только за счет чисто естественных факторов, под которыми понимаются процессы обмена химических веществ между различными природными средами. Разнообразная хозяйственная деятельность человека косвенно или явно оказывает влияние на формирование химического состава. Особенно сильно такое влияние сказывается в промышленно развитых регионах с большой концентрацией предприятий металлургической, химической и горнодобывающей промышленности.

Высокое содержание в природных водах области таких металлов, как железо, медь, марганец и цинк обусловлено сочетанием как техногенного загрязнения, так и естественных условий формирования, которые связаны, прежде всего, с литологическим и петрографическим составом слагающих водосбор пород, а также климатическими особенностями территории (Лепихин, Мирошниченко, Бретышева, 1998).

Среди других химических веществ металлы (в первую очередь тяжелые, имеющие атомный вес более 40 (Будников, 1998 )) при их повышенном содержании представляют серьезную опасность не только для здоровья человека, но и в целом для водной экосистемы. Как было уже отмечено, металлы не подвергаются биодеградации, что свойственно органическим

соединениям и, попав в биохимический цикл фактически его не покидают, а переходят из одного состояния в другое. Все это способствует тому, что содержание металлов в экосистеме остается практически постоянным и их токсичность не изменяется в течение длительного периода времени [90].

Влияние соединений металлов на здоровье человека неоднозначно: в малых концентрациях некоторые из них (например железо) являются биогенными веществами, в сравнительно больших - мутагенными или даже ядовитыми ингредиентами (Черняев, 1997).

Изучение металлов затруднено не только их малым содержанием, но и множественностью форм их нахождения в природных водах. Можно выделить три основные миграционные формы нахождения металлов в природных водах: взвешенная, истинно растворенная и коллоидная (Линник, 1986 ).

Как уже было отмечено выше, характерной особенностью тяжелых металлов является их способность активно мигрировать между отдельными звеньями в системе: «вода>о<взвешенные наносы><-»<донные отложения» и накапливаться в самом инерционном звене - донных отложениях. Вещества, обладающие такой способностью и остающиеся консервативными только в жидкой фазе, получили название гетерофазнонеконсервативных (Лепихин, 1995). Одним из важнейших факторов, влияющих на миграционную подвижность металлов, является кислотность среды.

Под влиянием естественных и антропогенных факторов содержание металлов в поверхностных водах подвержено пространственной и временной изменчивости. В свою очередь, факторы, определяющие формирование металлов в природных водах, могут быть разделены на две основные группы. К первой группе следует отнести прямые факторы, непосредственно воздействующие на воду (т. е. действие веществ, которые могут обогащать воду растворимыми соединениями, или, наоборот, выделять их из воды): горные породы, почвы, а также деятельность человека. Ко второй группе относятся косвенные факторы, определяющие условия, в которых протекает взаимодействие веществ с водой: климат, рельеф, водный режим, растительность, гидрогеологические и гидродинамические условия [180].

Обогащение природной воды металлами определяется не только его общим содержанием в породах и почвах, но и миграционной способностью, т.е. способностью к перемещению, зависящей от физико-химических констант данного иона и условий среды, в которой миграция происходит (Никаноров, 1985 ). От сочетания внутренних факторов, под которыми понимаются геохимические параметры металлов и внешних факторов, зависящих от геохимической обстановки зависит поведение и содержание металлов в природных водах.

1.2.1. Характеристика естественных факторов

1.2.1.1. Физико - географические условия формирования химического состава вод

1.2.1.1.1. Рельеф

Территория Пермской области расположена на восточной окраине Русской равнины и западном склоне Среднего и Северного Урала. Большая ее часть (примерно 80%) расположена на Русской равнине, меньшая часть (20%) приходится на западные предгорья и горы Урала. Площадь области составляет около 160236,5 км2. На данной территории (на 1995г.) проживает около 3024, 1 тыс. человек [158].

Большое разнообразие физико-географических условий, характерных как для всего Урала, так и для территории Пермской области, связано, с одной стороны, меридиональной протяженностью Уральских гор, а с другой стороны, с высотной поясностью, влияние которой накладывается на широтные различия. Особенно сильно влияние этих процессов сказывается для горной части области, для которой характерны азональные геолого-геоморфологические показатели. Физико-географические процессы в равнинной части области подчиняются географической зональности Русской равнины. Это, прежде всего, гидролого-климатические и почвенно-биогеографические показатели.

Как было уже отмечено, рельеф является косвенным фактором формирования химического состава поверхностных вод. Рельеф оказывает влияние на условия водообмена. Степень расчлененности рельефа определяет размеры поверхностного стока и дренированность подземных вод (Никаноров, 1989). На возвышенностях и их склонах усиливается поверхностный сток, а в пониженных формах рельефа поверхностный сток замедляется и увеличивается инфильтрация вод в почву.

Для Пермской области можно выделить три яруса рельефа: верхний, средний и нижний. Нижний ярус охватывает центральную и западную части. Средний и верхний ярусы расположены восточнее линии Красновишерск -Коновалово - Кизел -Усьва - Крутой Лог. Верхний ярус соответствует крайнему востоку области [195].

Западная и центральная часть области представляет собой полого-волнистую равнину с высотой 200-400 м над уровнем моря. Равнина плавно поднимается к востоку и югу. На северо-западе тянутся Северные Увалы высотой до 270 м, служащие водоразделом между бассейнами рек Камы (Каспийского моря) и Вычегды (Северного Ледовитого океана). На западе находится Верхнекамская возвышенность с высотами до 335м. Восточнее располагается Оханская возвышенность высотой до 327 м. На юге области

простирается Тулвинская возвышенность, поднимающаяся до 446м, которая сменяется Буйской волнистой равниной. На крайнем юго-востоке области находится северное окончание Уфимского плато с наиболее приподнятой частью - Сылвенским кряжем. Западнее его простирается с юга на север Белогорский увал.

Наиболее пониженные районы области - это долина р. Камы и ее притоков. Между Северными Увалами и Верхнекамской возвышенностью раскинулась Веслянская низменность со средними высотами 140 - 150 м. Низменность очень заболочена. На стыке Русской равнины и Урала, на месте Предуральского краевого прогиба простирается обширная низменная равнина - Предуральская депрессия. На ней расположены широкие, хорошо разработанные долины крупных рек и Камское водохранилище, созданное в 1954-1956 г.г. на р. Кама. Между Тулвинской и Оханской возвышенностями находится долина р. Камы. Ширина долины достигает 10-15 км. Этот район наиболее низкий в области.

Горная часть области представлена среднегорьем Северного и низкогорьем Среднего Урала. Ширина горной полосы для Северного Урала составляет 25-30 км и вместе с предгорьями доходит до 80-100 км. Предгорья Урала имеют вид плосковершинных гряд, большей частью покрытых лесами (пармы); сложены они палеозойскими известняками, конгломератами, мергелями и сланцами. Характер пармы имеет и Полюдов кряж, который поднимается на северо-востоке области. В грядах, сложенных известняками, развиты карстовые явления. Водораздельный Уральский хребет имеет характер невысокого кряжа с плоскими вершинами, достигающими высоты 500-700 м, и пологими склонами. К западу от него протягивается пояс хребтов с отдельными вершинами, достигающими 1000-1300 м, покрытыми каменными россыпями. Хребты Северного Урала сложены породами, устойчивыми к разрушению, многие вершины поднимаются даже выше границы леса. Здесь находится и самая высокая точка области - г. Тулымский Камень (1469 м).

Средний Урал - наиболее низкая часть Уральских гор. Максимальные высоты не превышают тысячи метров (Средний Басег - 994 м). Он представляет собой несколько приподнятую и расчлененную холмистую равнину с отдельными невысокими неправильно расположенными возвышенностями. Высота последних не превосходит в среднем 500 - 600 м.

Большое разнообразие структур рельефа на территории области способствует наличию существенных отличий в преобладании различных режимов питания между реками области.

1.2.1.1.2. Климатические условия

Климат определяет метеорологические условия, от которых зависит водный режим поверхностных вод. Закономерности формирования речного стока от метеорологических факторов рассмотрены в работе (Комлев,

Имайкина, 1993). К основным метеорологическим элементам, воздействующим на состав природных вод, относятся атмосферные осадки, температура и испарение.

Своеобразие климата Западного Урала определяется большой протяженностью территории с севера на юг и сильной расчлененностью рельефа. По климатическому районированию Пермская область относится к зоне умеренных широт. Основной чертой климата является его континентальность, выражающаяся в больших колебаниях метеорологических элементов как внутри года, так и в течение суток. Континентальность климата возрастает от северных районов области к южным.

Величина суммарной солнечной радиации, получаемой Пермской

2 2 областью за год, колеблется от 80 ккал/см на севере до 95 ккал/см в южных

районах. Большую часть года в Прикамье господствует воздух умеренных

широт с Атлантического океана.

В холодную часть года наблюдается преобладание антициклонов, в теплый период - циклонов. Зимой рассматриваемая территория находится под преимущественным влиянием сибирского антициклона, обусловливающего повсюду устойчивую морозную погоду. Летом территория находится в основном в области низкого давления.

Самый холодный месяц - январь. Средняя температура его повышается от -18,5 °С на северо-востоке области до -15 °С на юго-западе. Самый теплый месяц июль. Средняя температура июля возрастает от 15 °С на северо-востоке до 18,7 °С на юго-западе области. Среднегодовая температура воздуха изменяется от -2 °С до 2 °С (Аликина, 1977 ).

Выпадение атмосферных осадков обычно связано с перемещением циклонов, идущих с запада, юго-запада и северо-запада. Уральские горы создают орографический фронтогенез и оказывают влияние на увеличение осадков в Предуралье и на западных склонах хребта (Имайкина, 1994 ). Прослеживается общая тенденция возрастания количества осадков с юго-запада на северо-восток области: от 380 до 555 мм в теплый период (апрель-октябрь) и от 150 до 250 мм в холодную часть года.

Устойчивый снежный покров устанавливается в конце октября - в начале ноября и держится в среднем 170-190 дней в году. Высота снежного покрова максимума достигает в марте и колеблется от 80-90 см на северо-востоке и до 60-70 см на юго- западе области.

Величина среднегодового суммарного испарения изменяется для равниной части от 250 -275 мм, для горной части от 300 до 325 мм.

В химическом составе атмосферных осадков Пермской области преобладают гидрокарбонатные и сульфатные ионы. Средняя минерализация их составляет 21 мг/л [195]. Хозяйственная деятельность человека приводит к загрязнению атмосферного воздуха, в результате чего в дождевых водах могут содержаться и некоторые металлы, прежде всего железо (Израэль, 1983). Ряд

зарубежных авторов (Malmquist Per-Ame, 1975, 1977; Montiel Antoine, 1975 ) отмечают высокое содержание тяжелых металлов в атмосферных осадках, выпадающих над крупными городами. Тяжелые металлы вместе с ливневым стоком могут попадать в реки, вызывая при этом сильное загрязнение.

1.2.1.1.3. Почвенно-геохимические особенности территории

Химический состав большей части поверхностных и подземных вод является результатом взаимодействия дождевых вод с породами близ поверхности земли и особенно в почвенной зоне. Почвообразование представляет собой сложный процесс, включающий участие растений, животных, микроорганизмов и неорганических веществ (Дривер, 1985 ).

На севере Пермской области распространены подзолистые почвы, которые формируются под хвойными лесами в условиях обильного промывного режима. На высотах 300 - 500 м распространены бедные гумусом горно-лесные почвы. Немного южнее распространены дерново-подзолистые почвы разной степени оподзоливания, большей частью средне и легкосуглинистые.

В юго-восточных районах области представлены оподзоленные черноземы и серые лесные почвы, которые формируются на породах, обогащенных соединениями кальция.

На юге области преобладают дерново-подзолистые и серые лесостепные оподзоленные почвы.

Для территории Пермской области характерен в основном подзолистый тип почвообразования. Подзолистый процесс заключается в распаде минералов материнской почвообразующей породы и выносе из верхних слоев материнской породы продуктов этого распада (Коратаев, 1966). Кислые растворы, образующиеся при разложении лесной подстилки, разрушают соединения железа, марганца, которые переходят при этом в растворенное состояние и нисходящим током воды выносятся вглубь почвы. Кренаты железа, марганца под действием микробов - анаэробов частично разрушаются с освобождением полуторных окислов. Образуется рудяковый горизонт.

Доля подвижных форм тяжелых металлов максимальна при низких значениях рН и Eh. При возрастании рН почвы подвижность тяжелых металлов понижается (Снакин, 1997).

При интенсивном переувлажнении верхних горизонтов подзолистых почв образуются подвижные органические кислоты типа креновых (фульвокислоты), которые способствуют вымыванию соединений железа, марганца и других металлов.

Почти все аллювиальные почвы Пермской области содержат повышенное количество подвижного кислорастворимого железа (0,2 н. НС1, вытяжка, мет. Кирсанова). В пойменных почвах северных рек области содержание подвижного железа достигает более 80 мг на 100 г почвы, в пойме р.Сивы -18 -46 мг на 100 г почвы (Паутов, 1991 ). Ожелезенность аллювиальных почв

может быть связана с заболоченность бассейна рек, с закисными условиями в самих почвах, а так же с поступлением железа внутрипочвенно из окружающих дерново-подзолистых почв как следствие подзолообразовательного процесса. Возможность вымывания железа за пределы профиля подзолистых почв была описана в работах (Понамарева, 1971; Зверева, 1972 ; Паутов, 1991, 1996).

При избыточном увлажнении в центральных (Прикамская низина) и северных районах области образуются разновидности торфяно-болотных почв.

Болота северной части Предуралья входят в Камско-Ветлужскую провинцию евтрофных и мезотрофных торфяников. Большей частью - это лесные болота с елью, сосной и березой. Болота, расположенные в горной части области, принадлежат к провинции горных болот. Чаще всего это елово-ольховые болота.

На заболоченных территориях в результате процессов разложения водных, животных и растительных организмов в кислой среде активно образуются хорошо растворимые двухвалентные формы железа и марганца. Основной причиной данного процесса является то, что в болотных водах с малым содержанием свободного кислорода, который тратится на процессы окисления, развиваются анаэробные микроорганизмы. Анаэробные микроорганизмы в процессе дыхания отнимают необходимый им кислород у минеральных соединений, восстанавливая последние (Перельман, 1975). Подробная характеристика гидрохимических процессов, происходящих на заболоченной местности, представлена в (Черняев, Черняева, Еремеева, 1989 ).

1.2.1.1.4. Особенности гидрографии и макрокомпанентного состава речных вод

Гидрографическая сеть косвенно влияет на химический состав поверхностных вод через густоту и глубины эрозионного вреза и величину поверхностного стока.

Пермская область имеет разнообразные природные условия, что сказывается на формировании гидрологического и гидрохимического режимов рек. В Пермской области насчитывается около 29 тысяч рек в том числе 545 рек длиной свыше 9-10 км, 18 водохранилищ, из них 3 крупных (Камское, Боткинское, Широковское (табл. 1.1 ) ), 750 озер и 341 пруд с площадью зеркала более 1 га. Гидрографическая сеть развита довольно равномерно (рис. 1.2). Густота речной сети составляет 0,12-0,8 км/км2 (Соболева, 1996). Основной водной артерией области является р. Кама.

Таблица 1.1

Характеристика крупных водохранилищ Пермской области по [88]

Показатель Камское Боткинское Широ-ковское

Нормальный подпорный уровень, м БС 108,5 89,0 296,0

Полный объем при НПГ, км 12,2 9,4 0,5

Площадь зеркало, км2 1910 1120 41

Глубина у плотины, м 29 28 34

Длина, км 280 308 24,5

Левые притоки р. Камы, начинающиеся с Горного Урала (Вишера с Язьвой и Колвой, Яйва, Косьва, Чусовая с Сылвой и др.), протекают вдоль горных возвышенностей, где сильно развита лесная растительность с преобладанием хвойных пород.

Рис. 1.2 Карта-схема гидрографической сети Пермской области

При пересечении гряд долины рек сужаются и приобретают горный характер. Правые притоки, берущие начало с Верхнекамской возвышенности (Коса, Иньва, Обва), имеют спокойное течение и широкие заболоченные долины. Водосборная площадь левобережной части бассейна р.Камы значительно превосходит правобережную.

Для северных районов величина среднего годового модуля стока составляет 8-9 л/с с 1 км2, для южных она понижается до 6,0 - 2,59 л/с с 1 км2. Основное питание рек Западного Урала преимущественно снеговое (более 60% годового стока).

Характерны продолжительный ледостав, высокое весеннее половодье, низкая летняя и зимняя межень. В северной части области благодаря лесам, мощному снежному покрову, а на севере-востоке и горам половодье длится дольше, чем на юге. У рек лесостепного юга продолжительность ледостава меньше, они рано вскрываются весной, летом здесь бывают высокие дождевые и летние паводки. На северо-востоке области (бассейн р. Вишеры) реки полноводны круглый год; подъем уровней весной превышает 7-10 м, течение быстрое (до 2 - 3 м /с), воды холодные, ледовый покров мощный. На юге области реки летом сильно мелеют и даже пересыхают.

По опубликованным данным (Максимович, 1967 ), реки Пермской области выносят в растворенном состоянии около 8,53 млн. т минеральных и 1,37 млн. т органических веществ в год. Интенсивность химической денудации составляет 53 т/км2.

Реки Пермской области по Г. А. Максимовичу [117] относятся к широтной зоне гидрокарбонатно-кальциевых вод или по O.A. Алекину [4; 3] к гидрокарбонатному классу, группе кальция. Г.А. Максимович на территории Пермской области выделил четыре основные провинции с преобладанием фации:

1. Гидрокарбонатно-кремнеземные-характерны для бассейна верхнего течения р.Вишеры, верховьев рек Косьва и Койвы, долины которых врезаются в метаморфизированные породы ордовика и силура;

2. Гидрокарбонатно - кальциевые - в пределах провинции протекают реки Колва, Усьва, Вильва, Койва, Вишера в верхнем течении и р.Чусовая на участке п.Чизма - г.Чусовой. Преобладание ионов НСОз и Ca объясняется распространением известняков среди осадочных отложений;

3. Гидрокарбонатно - кальциевые и гидрокарбонатно- сульфатные - реки Колва, Вишера, Язьва, Яйва, Косьва, Чусовая - нижнее течение и Сылва -верхнее и среднее течение;

4.Гидрокарбонатно - кальциевые воды приуральской части Русской платформы. Выделена в силу того, что здесь, в отличие от других провинций, ярче выражена широтная зональность.

1.2.1.2. Геологические факторы

Химический состав всех природных вод зависит главным образом от характера их массообмена с горными породами (Черняев, 1995 ). Горные породы - это ведущий фактор формирования химического состава не только поверхностных вод, но и почвенного покрова.

Железо относится, к числу наиболее распространенных элементов в земной коре его кларк составляет 4,65 % (по массе), марганца - 9,8-10 "2 % (по массе), цинка (1,0-2,0) 10 "2 % (по массе), меди - 4,7-10 "3 % (по массе) (Линник, 1986 ).

На Урале широко распространены горные породы и минералы, содержащие железо, медь, цинк. В природных средах железо находится, как в виде магнетита (РезОД гематита (Ре20з), пирита (FeS2), так и в виде карбоната железа - сидерита (FeC03), а также в форме силиката железа (FeSi03). Для марганца характерны минералы пиролюзит (Мп2Оз) и псиломелан [ВаМп2+Мп4+8016(0Н)4]. Для цинка - сфалерит (ZnS), цинкит (ZnO), а для меди главным источником являются сульфидные руды и медистые песчаники.

Природные воды обогащаются ионами этих металлов как вследствие процессов выщелачивания и растворения горных пород и слагающих их минералов, так и в результате протекания обменных реакций. Интенсивность поступления металлов из горных пород в природные воды определяется временем нахождения их в контакте до установления химического равновесия между раствором и твердой фазой. Большое значение при этом имеет состояние водоносной толщи. Рыхлая или сильно трещиноватая порода будет в большей степени отдавать в воду ионы, чем порода плотная или монолитная. Под влиянием процессов выветривания горных пород Урала происходит вынос металлов, определяющим в сочетании с другими факторами их высокое содержание в природных водах. Пермскую область в геологическом отношении можно поделить на две неравные части: большую западную - Приуралье, характеризующуюся платформенным строением (Восточно-Европейская равнина), и меньшую -Урал, отличающуюся выходами на поверхность интенсивно дислоцированных палеозойских и протерозойских пород (Предуральский краевой прогиб). С запада на восток наблюдается смена мезозойских пород более древними, от юрских до верхнепротерозойских включительно. Почти повсеместно развиты рыхлые кайнозойские отложения, представленные преимущественно четвертичной системой, перекрывающей более древние образования [195].

Восточно-европейская равнина сложена толщей большей частью горизонтально залегающих осадочных пород на докембрийском гранитно-гнейсовом фундаменте Русской платформы [165]. Неравномерные вертикальные движения земной коры обусловили возникновение местами валов и возвышенностей. Наиболее широкое распространение имеют отложения

верхней перми. Верхнепермские отложения в нижней части (соликамский горизонт уфимского яруса) сложены серокрашенными плитчатыми известняками, мергелями, аргиллитами и песчаниками. Породы верхнего горизонта (шешминского) уфимского яруса отличаются значительной загипсованностью. Татарские отложения ( в западной и центральной части района) представлены пестрокрашенными глинами и мергелями, часто чередующимися с прослоями известняков и песчаников. Вблизи долины р.Камы татарские отложения выклиниваются, уступая место казанским, в которых среди красноцветных глин и песчаников иногда встречаются прослои известняков и мергелей. В краевой зоне Русской платформы распространены нижнепермские легко растворимые породы, что обусловило здесь развитие карстовых явлений и форм рельефа (Назаров, 1996).

Предуральский краевой прогиб заполнен слабо дислоцированными пермскими преимущественно осадочными породами, среди которых характерны соленосные толщи (район г. Соликамска), отложения гипсов и ангидритов. На равнине палеозойские породы почти повсеместно перекрыты маломощными четвертичными отложениями, представленными в основном суглинками и глинами, а по северной окраине бассейна р.Камы -флювиогляциальными песками. По долинам крупных рек залегают аллювиальные песчаные отложения.

Различие в литологическом составе пород правой и левой части бассейна р.Камы оказывает большое влияние на химический состав ее притоков.

1.2.1.2.1. Гидрогеологические условия

Тип подземных вод определяется литологическим составом пород. В аллювиальных и прочих рыхлых отложениях развиты поровые грунтовые воды. В коренных песчано-глинистых юрских, триасовых и пермских породах развиты, как правило, трещинно - грунтовые воды. Ниже к пластам и линзам песчаников, конгломератов и мергелей приурочены трещинно-пластовые воды. В известняках, доломитах, гипсах, ангидритах развиваются карстовые воды (Шимановский, 1973 ).

Структурные особенности территории Урала и Предуралья влияют на распределение типов подземных вод, равномерность водообильности пород, на связь вод различных водоносных горизонтов.

В положительных структурах возникают системы трещин и растяжения. Они определяют повышенную водообильность пород. Под таким трещинным зонам минерализованные воды глубоких горизонтов поднимаются к поверхности [115]. В горно-складчатой области Урала большую роль играют тектонические нарушения, к которым часто приурочены водообильные зоны.

В равнинной части области зона активного водообмена с развитыми в ней пресными водами находится на глубине до 100 -150 м. В горной части Урала

зона активного водообмена развита более глубоко.

От геологических структур зависит динамика подземных вод, которая в свою очередь влияет на химический состав поверхностных вод. Как показано в работе (Шимановский, 1977), между минерализацией и составом речных и подземных вод для районов Урала и Предуралья установлена прямая и тесная связь. Это позволяет говорить о генетической связи подземных и поверхностных вод Западного Урала.

Бескислородные подземные воды часто содержат сероводород, Бе2+ и другие элементы в восстановительной форме (Перельман, 1982). Как отмечается в работе (Гаев, 1997), в районе Предуралья практически повсеместно прослеживается зона развития сероводородных вод, которые играют роль региональных геохимических барьеров для растворов закисного железа и других металлов. При техногенных нарушениях металлы в повышенных концентрациях появляются в зонах активного водообмена.

На участках резкой смены восстановительной среды на окислительную возникает окислительный барьер, который, как правило, является кислородным (например, в местах выхода на поверхность глеевых вод, обогащенных железом и марганцем, осаждаются их гидроокислы, образуя "ожелезнение в зонах разлома, железомарганцевые конкреции" (Перельман, 1975)). В процессе окисления особенно важную роль играют железобактерии.

1.2.1.3. Физико-химические факторы

1.2.1.3.1. Процессы гидролиза и комплексообразования

Окислительно - восстановительные процессы оказывают существенное влияние на миграционную способность элементов (рис. 1.3). Различают окислительную и восстановительную обстановку. Все окислительные обстановки характеризуются присутствием в водах свободного кислорода. Восстановительной обстановке кислород отсутствует. Способность к окислению и восстановлению характеризуется окислительно восстановительным потенциалом (ЕЪ.) атомов и ионов. Так, низкая величина ЕЙ в северных болотах, в некоторых подземных водах определяет возможность миграции в них железа в форме Ре2+ (Никаноров, 1989 ).

Ионы металлов так называемых (1-переходных элементов, к которым относятся тяжелые металлы, проявляют высокую способность к реакциям гидролиза и комплексообразования, особенно с органическими соединениями (Линник, 1986). Процесс комплексообразования состоит в замещении молекул гидратной оболочки вокруг свободного катиона металла на другие лиганды.

а)

б)

У = ехр(-1.15566 * X) * 3104.86

г и

У = ехр(-0.656912 * X) * 256.275

и

и

6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 8.5 9.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0

рН рН

Рис. 1.3 Изменение содержания в воде концентрации железа общего (С, мг/л) от

величины рН в створах:

а) р.Вишера - г.Красновишерск, в.г. (г=-0,5,1;г <0,05 см. глава 2.);

б) р.Косьва - г.Губаха, н.г. (г=-0,6, Хх <0,05 см. глава 2.).

Процессы гидролиза и комплексообразования при этом выступают как конкурирующие (рис. 1.4). Гидролиз приводит, как правило, к образованию малорастворимых соединений - гидроксидов, а комплексообразования - к связыванию ионов металлов в растворимые соединения чаще всего с высокомолекулярными органическими соединениями.

а ж

<з

50

О £

О

о

о «

ад е» С

Бе (II)

Орг.-► Ре(Ш) - Орг.-► Ре2++Окисл.

®п

Орг.

©

о.

Бе

2+

©

Орг.

-> Бе3" А ' ОН" Ре(ОН)з

©

орг.

®п

икислительно-восстановителъные реакции

Рис. 1.4 Поведение железа в присутствии органических веществ и кислорода (Линник, 1986).

При отсутствии ощутимых количеств органических веществ (реакции 3) ионы Ре2+ быстро окисляются растворенным кислородом до Ре3+ , осаждаются в виде Бе(ОН)з и удаляются из системы (реакции 1 , 2) (Линник, 1986 ). Окисление железа легче происходит при низких температурах. Интенсивность окисления значительно ускоряется при повышении рН.

Если же содержание в воде органических веществ значительно, то реакция комплексообразования с ионами Ре2+ может (реакция 4) конкурировать

с реакцией окисления. Возникшее в результате этой реакции железо (III) неустойчиво и восстанавливается органическими соединениями (реакция 5). Высвободившееся Ре2+ снова участвует в этом цикле. В поверхностных водах наиболее часто с железом образуют комплексы фульво и гуминовые кислоты. Высокое содержание в воде комплексообразующих и сорбирующих веществ является мощным фактором, снижающим токсичность металлов (Волков, 1993).

Кислотность среды является фактором, определяющим соотношение Бе3+ закомплексованного органическим веществом (реакция 6), восстановленного органическими соединениями (реакция 5) или связанного гидрооксилионами (реакция 2).

1.2.1.3.2. Миграционная способность металлов

Ионы металлов в природных водах могут находиться в виде разнообразных химических соединений, что обусловлено весьма сложным минеральным и органическим компонентным составом, как самой природной воды, так и взвесей и коллоидных частиц (рис. 1.5)

Рис. 1.5 Формы миграции металлов в природных водах (Линник, 1986)

Содержание тяжелых металлов и их соединений в природных водах суши колеблется в широких пределах от нескольких десятков и сотен миллиграммов в литре до нескольких микрограммов в литре (табл. 1.2).

Таблица 1.2

Сравнительная характеристика среднего содержания (мг/л) металлов в речной

воде мира [ 194] и установленных нормативов ПДК для водоемов рыбохозяйственного (ПДК р/х) [139] и санитарно- гигиенического назначения

(ПДКс/г)[138]

Ре Си Мп Ъа. V N1

Среднее содержание 0,67 0,01 0,01 0,001 0,01

ПДК р/х 0,1 0,001 0,01 0,01 0,001 0,06

ПДКс/г 0,3 1,0 од 1,0 0,1 0,1

Железо обладает малой миграционной способностью, коэффициент его водной миграции составляет 0,001-0,1. В нейтральных (рН=7) водах железо мигрирует в виде недиссоциированных истинно растворенных молекул гидроокиси (Перельман, 1975). При наличии большого количества взвешенного материала основная доля соединений железа содержится во взвешенных формах. Железо имеет тенденцию накапливаться во взвешенных формах (см. рис. 2.3) [47].

Медь наиболее часто в природных водах встречается в виде соединений меди (П). В кислой среде медь представлена преимущественно в виде ионов Си2+ . В слабокислой среде (рН = 5,5-ь6,5) часть растворенной меди существует в виде гидроксокомплекса [СиОН]+. Характерной особенностью поведения меди в природных водах является ярко выраженная ее способность сорбироваться взвешенными частицами и путем адсорбции на поверхности гидрооксидов металлов (Бе, А1, Мп) и ионного обмена с глинистыми минералами (Линник, 1986).

Почти все соединения цинка, кроме фтористого цинка ZnF, относительно хорошо растворимы в воде. Максимальное содержание цинка отмечается в слабокислых водах (рН=5,5-г-6,5). Цинк относится к группе сильно мигрирующих элементов, коэффициент водной миграции составляет приблизительно 1-10 [47]. Цинк мигрирует в основном во взвешенной форме и растворенной (Никаноров, 1989 ).

В природных водах марганец чаще находится в степени окисления +2 (растворенная часть) и +4 (в основном во взвеси). Марганец (III) в растворенном состоянии устойчив только в сильнокислой среде в присутствии сульфатов. Соединения марганца (VI) устойчивы в сильнощелочной среде, что не характерно для природных вод (Никаноров, 1989 ).

Заключение диссертации по теме «Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия», Мирошниченко, Сергей Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе выполнения диссертационной работы была создана база данных по химическому составу поверхностных водных объектов, включающая материалы сетевых регулярных наблюдений, проводимых Пермским ЦГМС по более чем по 50 постам за период 1974 - 1996 г.г. Для более эффективного и наглядного обобщения материалов, полученных в результате статистической обработки базы данных, впервые для Пермской области были составлены карты - схемы модуля стока таких характерных для территории веществ, как железо (общее), медь, цинк.

Проведенное исследование позволило сделать следующие выводы:

1) Анализ составленных карт-схем показал, что по исследуемой территории распределение модуля стока металлов определяется совокупностью естественных и антропогенных факторов.

Для исследуемой территории выделяются следующие естественные факторы формирования ТМ - литологический состав слагающих водосбор пород и почвенно-геохимические процессы, протекающие на водосборной площади. Связь физико-географических условий и содержания ряда ТМ в природных водах особенно хорошо выражена для северных районов области. Модуль стока железа для бассейна р. Вишеры составляет 0,8-1,0 т/(год.км2), а для среднего течения р. Сылвы 1,0-1,2 т/(год.км2).

Значительный вклад в формирование ТМ в водных объектах области вносит антропогенное загрязнение, в особенности предприятия угольной промышленности, черной и цветной металлургии. Так, аномально высокий модуль стока железа ~ 2,8 т/(год.км2) для территории области находится в зоне разработки Кизеловского угольного бассейна. А предприятия черной и цветной металлургии, расположенные в бассейне р. Чусовой, оказывают существенное влияние на увеличения содержания в водных объектах меди, цинка и хрома. Особенно интенсивно происходит загрязнение тяжелыми металлами в вблизи г.Первоуральска. Содержание меди в воде здесь превышает 65 раз установленные рыбохозяйственные нормативы, а цинка и хрома (+6) соответственно 17 и 25 раз.

Повышенное естественное содержание металлов в реках бассейна Камского водохранилища, а также значительный объем сброса сточных вод, определяют весьма высокую интенсивность аккумуляции металлов в водохранилище. Для железа это величина составляет ~ 46,7 г/(м2 .год).

В целом по длине р. Камы в пределах Пермской области происходит снижение содержания в воде железа (общего). Необходимо отметить, что концентрации железа (общего), меди и марганца на всем рассматриваемом участке значительно превышают установленные нормативы для водных объектов рыбохозяйственного значения. Предельно допустимые концентрации были разработаны на основе биологических тест - систем, без учета региональных особенностей водных объектов и их водосборов и поэтому являются мало объективными критериями. Для более объективной экологической оценки состояния водного объекта, как элемента окружающей среды, необходимо установление региональных норм предельно допустимого вредного воздействия. Обязательным компонентом при разработке региональных норм является составление подобных тематических карт - схем.

2) Характер как внутригодового распределения, так и межгодичных колебаний содержания ТМ в водном объекте определяется особенностью их генезиса. Существенная гетерофазная неконсервативность ТМ в ряде случаев приводит к росту их содержания в водотоке при увеличении расхода реки. Данное обстоятельство необходимо учитывать при регламентировании техногенных воздействий, связанных с поступлением ТМ в водный объект, так как действующая система нормирования требует использования при расчетах в качестве минимального месячного расхода воды значения 95 % обеспеченности, основываясь на традиционном представлении о монотонности зависимости —< 0.

3) Способность ряда ТМ активно мигрировать и накапливаться в отдельных звеньях системы: «вода><-><->

4) Характер эмпирических функций распределений химических показателей качества воды определяется генезисом формирования их в водных объектах. Техногенные воздействия, как правило, способствуют увеличению по большинству рассматриваемых веществ значения коэффициента асимметрии. Полученные в ходе исследования результаты показали, что в большинстве случаев для описания статистического распределения ТМ для створов, расположенных в зоне техногенного загрязнения, наиболее удобно использовать при аппроксимации интегральных кривых экспоненциальное распределение.

Список литературы диссертационного исследования кандидат географических наук Мирошниченко, Сергей Анатольевич, 1998 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Азарина В.А. К познанию дерново-карбонатных почв Среднего Предуралья // Тр. Пермского СХИ. 1959. T. XVII..

2. Алекин O.A. Гидрохимическая карта рек СССР // Тр. ГГИ. 1950. Вып. 25 (79). С.36-39.

3. Алекин O.A. Гидрохимическая классификация рек СССР // Тр. ГГИ. 1948. Вып. 4 (58). С.209-224.

4. Алекин O.A. Гидрохимия рек СССР // Тр. ГГИ. 1948. Вып. 10/64Л.

5. Алекин O.A. Основы гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. С. 120-122.

6. Алекин O.A., Бражникова Л.В. Сток растворенных веществ с территории СССР. М.: Наука, 1964. 143 с.

7. Алексеев Г.А. О влиянии внутрирядной и междурядной корреляции на безусловные кривые распределения вероятностей и на объем эффективной информации в исходных статистических рядах // Вод. ресурсы. 1986. №3. с.31-39.

8. Алексеев. Г.А. О применении кривой распределения Гудрича к гидрологическим расчетам // Тр. НИУ ГМС. 1946. серия IV, вып.29.

9. Алексеенко В.А. Оценка балансов микроэлементов на фоновом водосборе северо-запада ETC с учетом влияния транспирации // Вод. ресурсы. 1992. №2. С.165-167.

Ю.Алексеевский Н.И., Беркович K.M. Стабильность разветвленных участков рек и ее связь с транспортом русловых наносов // Вод. ресурсы. 1992. №5. С.47-51.

11. Аликина И.Я. Термический режим на территории Среднего и Южного Урала и влияние на него основных климатообразующих факторов // Гидрология и метеорология: Межвуз.сб. науч. тр. /Перм. ун-т. Пермь, 1977. с. 130-142.

12. Атлас гидрохимических характеристик местного стока Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. 46 с.

13.Афифи А., Эйзен С. Статистический анализ. Подход с использованием ЭВМ. М.: Мир, 1982. С.143.

14.Багманов В.Х., Павлов C.B. и др. Место ЕГСЭМ в системе управления экологической безопасности Республики Башкортостан // Экологические проблемы регионов России. Республика Башкортостан. М., 1997. №4. с.23-59.

15.Балабанова З.М. Гидрохимическая характеристика Камского водохранилища (1954-1955г.г.) // Тр. Уральского отделения ГОСНИОРХА. 1961. Т.5. С.38-104.

16.Балабанова З.М. О влиянии промышленного загрязнения на Камское водохранилище I очереди наполнения // Гидрохим. матер. 1959. Т.29. С.75-81.

17.Балабанова З.М. Химизм Камского водохранилища II очереди наполнения

(1956-1957г.г.) // Доклады Пермского отделения ВГО СССР. Пермь, 1958. Т.1. Вып.1. С.1-5.

18.Балобанова З.М. Физико-химический режим Камского водохранилища и факторы его формирования (1956-195 8г.г.) // Матер. Всесоюзн. Совещен, по эксплуатации Камского вод-ща. Пермь, 1959. Вып.1.

19.Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. JL: Гидрометеоиздат, 1982. 256 с.

20.Блохинов Е.Г. Распределение вероятностей величин речного стока. М.: Наука, 1974. 169 с.

21.Бочкарев П.Ф. Гидрохимия рек Восточной Сибири. Ирк. кн. из-во. Иркутск, 1950.

22.Бражникова JI.B. Ионный сток рек Восточной части Большого Кавказа // Гидрохим. матер. 1959. Т. 28. С.59-68.

23.Бражникова JI.B. Карта ионного стока рек территории СССР // Гидрохим. матер. 1960. Т. 30. С. 3-9.

24.Браяловская B.JL, Попов А.Н. Изменение концентрации некоторых неорганических компонентов загрязнения в речных водах // Охрана природных вод Урала. Свердловск: Средне-уральское кн. из-во., 1977. Вып.9. С.65-69.

25.Будников Г.К. Тяжелые металлы в экологическом мониторинге водных систем // Соровский образовательный журнал. 1998. №5. С.23-29.

26.Бурматова Э.А. Влияние сточных вод предприятий Березниковского промузла на изменение минерализации и концентрации хлоридов по длине Камского водохранилища // Учен, записки Перм. ун-та. 1966. № 146. С.35-43.

27.Бурматова Э.А. История гидрохимического изучения Средней Камы (18811953 г.г.) и Камского водохранилища (1954-1966г.г.) // Учен, записки Перм. ун-та. 1969. № 213. Вып.4. с.79-90.

28.Бурматова Э.А. Химическая география Камского водохранилища: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук/Перм. ун-т. Пермь, 1969. 15с.

29.Бурматова Э.А., Двинских С.А. Оценка современного состояния сети контроля за качеством поверхностных вод в пределах Пермской области // Материалы Международного симпозиума "Чистая вода России-97". Екатеринбург, 1997. С. 188-189.

30.Бурматова Э.А., Матарзин Ю.М., Печеркин И.А. Гидрохимия и химическая география водохранилища // Водохранилища Боткинской ГЭС на р.Каме. Пермь, 1968. С. 116-153.

31 .Варов A.A. Солевой состав верхней Камы и ее притоков // Изв. Биол. НИИ при Пермском ун-те. 1928. Т. VI. Вып.1. С.35-53.

32.Вельнер Х.А. Формирование качества воды в водоемах и инженерные методы охраны водоемов от загрязнения // Качество воды и рыбное хозяйство рек и внутренних водоемов / М.: Изд-во МГУ, 1972. С.3-34.

33.Венецкий И.Г., Кильдишев Г.С. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Статистика, 1975. С.67

34.Волков И.В., Заличева И.Н. Эколого-токсикологические принципы регионального лимитирования содержания металлов в поверхностных водах //Гидробиологический журнал. 1993. №1. Том 29. С.55.

35.Воронков П.П. Гидрохимическое обоснования выделения местного стока и способ расчленения его гидрографа // Метеорология и гидрология. 1963. №8. С.21-28.

36.Воронков П.П. Гидрохимия местного стока Европейской территории СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 187с.

37.Воронков П.П. Теоретическое обоснование гидрохимического картирования //Тр. 1УВсесоюз. Гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат. 1976. Т.9. С.182-191.

38.Гавришин А.И. Гидрохимические исследования с применением математической статистики и ЭВМ. М.: Недра, 1974. С.45.

39.Гаев А .Я. Гидрогеоэкологические особенности территории Урала //Вестник Пермского университета. Геология. Вып.4. -Пермь, 1997. С. 163-169.

40.Гаев А.Я., Самарина B.C. О геологических факторах экологии //Вестник Пермского университета. Экология. Вып.4. -Пермь, 1996. С.98.

41.Гельфенбуйм И.В., Лепихин А.П., Мирошниченко С.А., Садохина Е.Л. Система оперативного прогнозирования и нормирования техногенных нагрузок на водные объекты в рамках крупных административно-территориальных комплексов // Печат. Всероссийская конференция "Бассейн реки: эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования", Екатеринбург, 1996.

42.Гельфенбуйм И.В., Лепихин А.П., Мирошниченко С.А., Садохина Е.Л. Опыт создания и эксплуатации централизованной системы оперативного прогнозирования и нормирования техногенных воздействий на поверхностные водные объекты в масштабах Пермской области // Тезисы II Международного конгресса «Вода: экология и технология». Москва, 1996. С. 416.

43.Гельфенбуйм И.В., Федоровская А. X., Комиссарова Е.Л. Организация экологического мониторинга в Пермской области: задачи, проблемы, решения // Проблемы загрязнения окружающей среды: Материалы международной конференции, 12-18 сентября 1998. Москва. Институт экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН, Пермь, 1998. С.11.

44.Гельфенбуйм И.В., Лепихин А.П. Основные проблемы охраны и рационального использования поверхностных водных ресурсов Пермской области // Материалы международного симпозиума "Чистая вода России", Екатеринбург, 1997. С. 193-194.

45.Гельфенбуйм И.В., Лепихин А.П., Садохина Е.Л. Техногенные аварии в проблеме комплексных оценок техногенных воздействий на поверхностные водные объекты // Международный симпозиум SPM-95, Москва-Пермь, 15-

21 сентября 1995г., с. 34-35.

46.Гельфенбуйм И.В., Федоровская А.Х. и др. Создание единой территориальной системы экологического мониторинга в Пермской области: проблемы, задачи, решения // Перспективы развития естественных наук на западном Урале: Труды Международной научной конференции, т. II. Пермь, 1996. с.3-4.

47. Гидрометеорология. Сер. Загрязнение и охрана окружающей среды. Обзорная информация. Выпуск 3. Микроэлементы в незагрязненных пресных и ультрапресных поверхностных водах суши // Информационный центр ВНИИГМИ-МЦД. Обвинск, 1979. 59с.

48.Гидрохимическое картирование с применением вероятностно-статистических методов /Под ред. В.И. Пелешенко. Киев: Высшая школа,

1979. 98с.

49.Гордеев В.В., Лисицин А.П. Средний химический состав взвесей рек мира и питание океанов речным осадочным материалом // ДАН СССР. 1978. Т.238. №1. С.225-228.

50.Громов В.В. Влияние отбросов бумажного комбината на донную фауну р.Камы. //Изв. Биол. НИИ при ПТУ. 1941. Т. 12. Вып.1. С. 1-18.

51.Двинских С.А. и др. Закамск. Экология и здоровье. Пермь, 1993. С.47.

52.Девяткова Т.П., Китаев А.Б. К методике расчета химического баланса водохранилищ по участкам (на примере Камского) // Вопросы гидрометеорологии Урала и сопредельных территорий. / Перм. ун-т. Пермь,

1980. С.24-34.

53.Дривер Дж. Геохимия природных вод. М.: Мир, 1985. 440 с.

54.Дэвис Дж. С. Статистический анализ данных в геологии. Книга 1. М.: Недра, 1990. 320 с.

55.Емельянова В.П., Данилова Г.Н. Гидрохимические карты рек Советского Союза // Гидрохим. матер. 1979. Т.75. С. 3-10.

56.3айдель А.Н. Ошибки измерений физических величин. Л.: Наука, 1974. С.61. 57.Зверева Т.С. и др. Изменение микросложения и состава глинистых минералов по профилю дерново-подзолистой почвы // Биогеохимические процессы в подзолистых почвах. Л.: Наука, 1972. с.146-158. 58.3енин A.A. Гидрохимия Волги и ее водохранилищ. Л.: Гидрометеоиздат, 1965. С.188-212.

59.Золотарева Б.Н., Странд В. Рассеянные элементы в водах и почвах Центральной Мещеры // Мониторинг фон. загрязнения природ, сред. (Ленинград). 1991. №7. С.281-286. бО.Зотеев В.Г. Горно-добывающие комплексы Урала их влияние на состояние геологической среды // Эколого-водохозяйственный вестник. Екатеринбург, 1996. С.100-107.

61.Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов. Справочник. Книга 4. Главные d-элементы. М.: Экология, 1996. 501с.

62.Иголкина Е.Д. Обзор современных методов расчета выноса загрязняющих веществ в моря с речным стоком // Методы расчета характеристик загрязнения окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат, 1982. С.35-45.

63.Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. 560 с.

64.Израэль Ю.А., Назаров И.М., Прессман А.Я. и др. Кислотные дожди. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. 206с.

65.Имайкина Т. А. Распределение осадков и характерные атмосферные процессы Пермской области // Анализ и прогноз гидрометеорологических элементов, вопросы охраны атмосферы: Межвуз.сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1994г. С.69.

66.Иовчев Р.И., Павленко Г.К., Рохлин Л.И., Рубейкин В.З. Об изменении химического состава попутных вод в процессе техногенного воздействия. // Вод. ресурсы. 1986. №3. С.90-95.

67.Исаев A.A. Статистика в метеорологии и климатологии. М.: Изд-во МГУ. 1988. 248 с.

68.Исследовать динамику техногенного загрязнения солями тяжелых металлов водотоков - приемников и разработать оптимальные нормы ПДС для ПО "Кизелуголь'7 Отчет НИР. ВНИИОСуголь. Пермь, 1989. Инв.№2092024000. Отв. исп. А.П.Лепихин

69.Казанский А.Б. Статистическая модель потока в области неполного насыщения пористой среды // ДАН СССР. 1975. Т.224. №5.

70.Казанский А.Б., Беляев Ю.В. О гидравлических особенностях фильтрационного потока в области его схождения и расхождения // ДАН СССР. 1989. Т.306. №6.

71.Казанский А.Б., Беляев Ю.В. О движении воды в почве в районе корней растений //ДАН СССР. 1981. Т.258. №1.

72.Китаев А.Б. Химическая география Камских водохранилищ в современных условиях ( по материалам 1970-1982гг.) // Вопросы гидрологии и водной экологии камских водохранилищ и их водосборов: Межвуз.сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1985. С.20-27.

73.Комлев A.M., Имайкина Т.А. Метеорологические факторы многолетней изменчивости годового стока рек Урала // Анализ и прогноз метеорологических элементов и реч. стока. Вопросы охраны атмосферы / Перм. ун-т. Пермь, 1992. 119 с.

74.Компьютерная биометрика / Под ред. В.Н. Носова. М.: Изд-во МГУ, 1990. С.78.

75.Коновалов Г.С. Вынос микроэлементов главнейшими реками СССР // ДАН

СССР. 1959. Т.129. С. 91.

76.Коновалов Г.С. и др. Фтор, бром, йод, марганец, медь и цинк в бассейне р.Кама//Гидрохим. матер. 1965. T.XL. С. 114-123.

77.Коновалов Г.С. Микроэлементы в главнейших реках СССР // Тр. III Всесоюзн. гидрол. съезда, 1969. Т. 10. С.45-52.

78.Коновалов Г.С., Иванова A.A. Содержание и режим микроэлементов в воде и во взвешенных веществах в бассейне р.Волги // Гидрохим. матер. 1972. T.LIII. С.61 -70.

79.Коновалов Г.С., Иванова A.A., Колесникова Т.Х. Редкие и рассеянные элементы (микроэлементы) в воде и во взвешенных веществах рек Европейской территории СССР // Гидрохим. матер. 1966. Т.42. С.94-111.

80.Коновалов Г.С., Иванова A.A., Колесникова Т.Х. Микроэлементы в воде и во взвешенных веществах рек Азиатской территории СССР // Гидрохим. матер. 1966. Т.42. С.112-113.

81.Коновалов Г.С., Коренева В.И. Вынос микроэлементов речным стоком с территории СССР в моря в современный период // Гидрохим. матер. 1979. T.LXXV. с. 11 -21.

82.Коновалов Г.С., Коренева В.И., Коренев А.П., Гаранжа А.П. Распределение подвижных форм металлов во взвешенных веществах рек // Гидрохим. матер. 1991. Т.СХ. С.55-65.

83.Коновалов Г.С., Манихин В.И., Назарова JI.H. Закономерности распределения микроэлементов в поверхностных водах // Тр. IV Всесоюз. гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. Т.9. С.221-226.

84.Коновалов Г.С., Назарова Л.Н. Картирование микроэлементов в речных водах//Гидрохим. матер. 1975. Т.62. С.37-42.

85.Коратаев Н.Я. Почвы Пермской области. Пермь, 1962. 275 с.

86.Корн Г., Корн Т. Справочник по математики для научных работников и инженеров. М.: Физматгиз, 1978. 716с.

87.Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 646 с.

88.Краткий справочник для гидрологических расчетов на реках Западного Урала (Водосбор Боткинского водохранилища). Пермь, 1966. С. 160.

89.Крылов Ю.М. Генетические основы формирования и устойчивости сообществ в пресноводных экосистемах // Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 2: Тезисы докладов Международной конференции. Тольятти, 1998. с.22-23.

90.Крючков Г.И. и др. Определение тяжелых металлов в пробах воды Дуная // Вод. ресурсы. 1992. №4. С. 167-169.

91.Кузнецова Л.А. Объемный вес донных отложений Камского водохранилища // Вопросы гидрометеорологии Урала и сопредельных территорий. Межвуз.сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1980. С.41-45.

92.Кузнецова Л.А. Химический состав донных отложений Камского водохранилища // Комплексные экологические исследования водоемов и водотоков бассейна реки Камы: Межвуз.сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1993. С.33-39.

93.Кузнецова Л.А., Кетова Л.А. Органическое вещество донных отложений

Камского водохранилища // Вопросы гидрологии и водной экологии камских водохранилищ и их водосборов: Межвуз.сб. науч. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1985. с.28-33

94.Кузнецова Л.А., Коняева Е.А. Микробиологическая характеристика Камского водохранилища // Вод. ресурсы. 1992. №2. С. 115-120.

95.Кушлянский Н.Е. Воды реки Камы района Березняков в связи с их использованием в 1930г. //Прикл. химия. 1931. Т.У. Вып.3-4.

96.Лепихин А.П. и др. Особенности влияния предприятий ПО "Кизелуголь" на Камское водохранилище// Актуальные вопросы охраны окружающей среды в топливно-энергетических и угольных комплексах: Сб. науч. тр./ВНИИОСуголь. Пермь, 1990. с.33-39.

97.Лепихин А.П. Особенности нормирования сброса неконсервативных веществ в водотоки - приемники // Тр. V гидрологического съезда. Л. Гидрометеоиздат, 1991. Т. 10. С.344-350.

98.Лепихин А.П. Особенности построения региональных экологических ПДК для водных объектов // Бассейн реки: эколого-водохозяйственные проблемы рационального водопользования: Материалы Всероссийской конференции (Екатеринбург, 23-26 января 1996 года).- Екатеринбург, 1996. С.65-66

99.Лепихин А.П. Эколого-гидрологические аспекты прогнозирования последствий и нормирование сброса сточных вод в водные объекты: Дис. .. .докт. геогр. наук / Институт земли. Москва, 1995. 335 с.

100. Лепихин А.П., Иваненко С.А., Садохина Е.Л. Опыт создания и эксплуатации гидродинамических моделей крупных водохранилищ (на примере Камского и Боткинского водохранилищ). // Глобальные природно-антропогенные процессы и экология среды обитания: Сб. научн. тр. / Москва, 1996. Вып. 4. С. 53-65.

101. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А. Роль техногенных донных отложений в формировании качества воды естественных водотоков // Горные науки на рубеже XXI века (Мельниковские чтения): Тезисы докладов Международной конференции. Москва - Пермь, 1997. С. 116-117.

102. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А. Экстремально высокие концентрации гетерофазнонеконсервативных ингредиентов в водных объектах // Тезисы докладов Международной конференции Микробное: состояние, стратегия, сохранения, экологические проблемы «СОМГО 96». Пермь, 1996. С. 61-62.

103. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А., Бретышева Е.Ю. Пространственное и внутригодовое распределение металлов в водных объектах Пермской области // Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 2: Тезисы докладов Международной конференции. Тольятти, 1998. с. 146-147.

104. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А., Бретышева Е.Ю. Пространственное и внутригодовое распределение тяжелых металлов в реках Пермской области // Материалы Международного симпозиума «Чистая вода России -97». Екатеринбург, 1997. с. 58-59.

105. Лепихин А.П., Гельфенбуйм И.В., Садохина Е.Л., Мирошниченко С.А. Аварийные ситуации: анализ и прогноз последствий их воздействия на водные объекты // Перспективы развития естественных наук на западном Урале: Труды Международной научной конференции, т. II. Пермь, 1996. с. 128-129.

106. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А., Садохина Е.Л., Наумова Е.Г. Роль естественных и антропогенных факторов в формировании гидрохимического режима (в пределах Пермской области) // Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охраны окружающей среды: Материалы Международной научно-практической конференции. Пермь, 1997. с. 87-89.

107. Лепихин А.П., Садохина Е.Л. Прогнозирование последствий аварий на реках и водохранилищах // Материалы Международной конференции "Микробное разнообразие: состояние, стратегия, сохранения, экологические проблемы", COMID'96. Пермь, 1996. С. 95-96.

108. Лепихин А.П., Садохина Е.Л., Мирошниченко С.А. К проблеме построения абиотических критериев безопасного содержания поллютантов в поверхностных водных объектах // Тезисы докладов III Международного конгресса «Вода: экология и технология» ЭКВАТЭК-98. Москва, 1998. с.529-530.

109. Лепихин А.П., Садохина Е.Л., Мирошниченко С.А., Козлинских А.Е. Прогнозирование последствий влияния аварийных ситуаций на водные объекты // Проблемы предупреждения и ликвидации последствий и чрезвычайных ситуаций на трубопроводах нефтегазового комплекса: Тезисы докладов и выступлений первой научно-практической конференции. Оренбург, 1998. С.59-60.

110. Лепихин А.П., Садохина Е.Л., Носков В.М., Иваненко С.А. Прогноз термического режима участка долинного водохранилища под влиянием теплового загрязнения // Тез. Док. 2-го международного симпозиума "Проблемы токсикологии и прикладной экологии". Пермь, 1993.

111. Лепихин А.П., Мирошниченко С.А. Анализ функциональных зависимостей между содержанием поллютантов, обусловленных техногенными факторами, и расходами водотоков-приемников //Водохозяйственные проблемы. Вып. 2. Екатеринбург, 1997. С.41-60.

112. Лесников A.A. Разработка нормативов регулирования содержания вредных веществ в воде рыбохозяйственных водоемов. // Тр. ГОСНИОРХа. 1976. Вып. 147, С. 66-73.

113. Линник П.Н., Набиванец. Б.И. Формы миграции металлов в пресных поверхностных водах. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 270с.

114. Лушников Е.А., Жидкова Т.Г. Карты механического и химического стока рек Урала // Химическая география и гидрогеохимия. Пермь, 1964. Вып.З (4). С.63-68.

115. Максимович Г.А. и др. Минеральные трещинно- карстовые воды платформ // Вопросы карстоведения. Пермь, 1969. С. 36-43.

116. Максимович Г.А. Некоторые вопросы географии вод суши // Вопросы географии и охраны природы Урала: Докл. Всеуральского географ, совещ. / Пермь, 1960. Вып. 2-4, с. 1-5.

117. Максимович Г.А. Химическая география вод Суши. М.: Географгиз, 1955. 328с.

118. Максимович Н.Г, Блинов С.М. Использование грунтовых фильтров для очистки сточных вод месторождений алмазов в бассейне р.Вишера // Инженерно-геологическое обеспечение недропользования и охраны окружающей среды: Материалы Международной научно-практической конференции / Перм. ун-т. Пермь, 1997. 234 с.

119. Манихин В.И., Коновалов Г.С. Изучение перехода химических веществ в системе "вода - донные отложения" // Гидрохим. матер. 1984. Т.ХСП. С.58-63.

120. Манохин В.И. и др. Тяжелые металлы в донных отложениях водных объектов в районах интенсивного антропогенного воздействия // Тезисы докладов XXIX Всесоюзного гидрохимического совещания. Ростов - на -Дону, 1987. С.61-62.

121. Матарзин Ю. М. Кислородный режим Камского водохранилища в первые годы его существования (1954-1960г.г.) // Учен. зап. Перм. ун - та. 1962. Т.21, вып. 3. с. 113-140.

122. Матарзин Ю. М., Бурматова Э.А. К вопросу формирования кислородных форм Камского водохранилища // Химическая география и гидрохимия. Пермь, 1964. Вып. 3(4). С.81-86.

123. Матарзин Ю.М. Гидрология Камского водохранилища: Автореф. дис. ... канд. геогр. наук. М. МГУ, 1961. 25с.

124. Матарзин Ю.М., Китаев А.Б., Кузнецова JI.A. Гидрохимия водохранилищ (гидрологические аспекты формирования состава и качества воды). Пермь, 1987.10с.

125. Матарзин Ю.М., Кузнецова JI.A. Итоги исследования водохранилищ, проводимых Пермским университетом // Перспективы развития естественных наук на западном Урале: Труды Международной научной конференции, т. II. Пермь, 1996. с. 6-7.

126. Матарзин Ю.М., Печеркин И.А. К гидрохимической характеристике Камского водохранилища // Матер. Всесоюзн. совещен, по эксплуатации Камского вод-ща. Пермь, 1959. Вып.2. С. 1-10.

127. Матарзин Ю.М., Печеркин И.А., Бурматова Э.А. Химическая география вод и льда камских водохранилищ // Химическая география и гидрогеохимия Пермской области. Пермь, 1967. С.82-97.

128. Матвеева Н.П. и др. Расчет выноса нефтепродуктов речным стоком и оценка его достоверности // Гидрохим. матер. 1991. Т.СХ. С.38-43.

129. Мелиорация и водное хозяйство. Справочник. М.: Агропромиздат, 1988. С.339-340.

130. Методические рекомендации по прогнозированию санитарного состояния водных ресурсов в условиях территориально-производственных комплексов. Москва, 1980. С.58.

131. Молодчик Г.Д., Ким М.П. Природоохранные мероприятия при закрытии шахт Кизеловского угольного бассейнам / Юбилейная научно-практическая конференция "Экологическая наука на службе производства": тезисы докладов, г.Пермь, 20-21 августа 1998г., МНИИЭКО ТЭК. Пермь, 1998. С.58-59.

132. Мур Дж., Рамамути С. Тяжелые металлы в природных водах. М.: Мир. 1987. 285с.

133. Назаров H.H. Карст Прикамья. Пермь: Из-во Перм. ун-та, 1996. 94 с.

134. Найденова В.И. Гидрохимическая характеристика средних и больших рек европейской территории СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1971. С. 149-160.

135. Наставление гидрометеорологическим станциям и постам. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. Вып.2. Часть II. 264с.

136. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. Серия 3. 557с.

137. Некоторые вопросы токсичности ионов металлов. М.: Мир. 1993. 368с.

138. Никаноров A.M. Гидрохимия. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 352с.

139. Осовецкий Б.М., Меньшикова Е.А. Миграция техногенных компонентов в речных долинах и ее влияние на состояние экосистем //Вестник Пермского университета. Экология. Вып. 4. Пермь, 1996. С. 122.

140. Остапеня А.П, Дубко Н.В. Биохимическое потребление кислорода в волге //Вод. ресурсы. 1975. №1. с.94-101.

141. Отнес Р., Энексон. Л. Прикладной анализ временных рядов. М.: Мир, 1982. С.42.

142. Охрана окружающей среды. Пермь, 1991. с.36.

143. Павелко В.Л. Машинные оценки состояния загрязненности вод и методы их идентификации. // Гидрохим. матер. 1979. Т. 72, С.30-36.

144. Павелко В.Л. О принципе ничтожно малых погрешностей // Гидрохим. матер. 1979. T.LXXII. С.50-55.

145. Павелко В.Л. Пути совершенствования методов расчета оценок качества вод // Гидрохим. матер. Т. LXXVIII. С.32-41.

146. Павелко В.Л., Баранов B.C., Пуговкин В.В. и др. К оценке точности гидрохимических карт// Гидрохим. матер. 1974. Т.61. С. 147-153.

147. Павлов А.Н. Вопросы идентификации параметров гидрогеологического объекта с помощью методов планирования экспериментов // Осушение месторождений, охрана и рацианальное использование водных ресурсов/ Белгород: ВИОГЕМ, 1981. С.61-69.

148. Павленко B.C., Коновалов Г.С., Коренева В.И. Методы

картографирования химического состава поверхностных вод // Гидрохим. матер. 1989. Т. 106. С.69-77.

149. Павленко B.C., Коновалов Г.С., Коренева В.И., Добровольская Н.И. Картирование химического состава поверхностных вод СССР // Гидрохим. матер. 1987. Т.97. С.3-19.

150. Панарина Г.Л., Литвин В.А., Прощенкова В.М. Мероприятия по снижению сброса шахтных вод из отработанных шахт Гремячинского месторождения.// Охрана окружающей природной среды. Научные труды (выпуск XXIV)/ Институт горного дела им. A.A. Скочинского: М., 1978. с.62-67.

151. Паутов А.И. Происхождение и возможности сельскохозяйственного использования аллювиальных почв поймы реки Яйвы // Рациональное использование и охрана почв Нечерноземья: Межв. сб. научн. тр./ Пермь, 1987. С. 17-25.

152. Паутов А.И. Происхождение и свойства аллювиальных почв поймы реки Вишера. // Агрометеорологические условия и агротехнические факторы повышения урожайности полевых культур в Предуралье: Сб. научн. раб. / Пермь, 1996. С. 33-43.

153. Паутов А.И. Свойство наилков северных рек Пермской области. //Плодородие и мелиорация почв Нечерноземья: Межв. сб. научн. тр. / Пермь, 1991. с. 18-27.

154. Паутов А.И., Фролов С.С. Происхождение и свойства аллювиальных почв поймы реки Сивы // Плодородие и мелиорация почв Нечерноземья: Межв. сб. научн. тр. / Пермь, 1991. С.4-17.

155. Перельман А.И. Геохимия ландшафта. М.: Высшая школа, 1975. 344 с.

156. Перельман А.И. Геохимия природных вод. М.: Наука, 1982. С.72.

157. Перечень предельно допустимых концентраций и ориентировочно безопасных уровней воздействия вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов. М.: Мединор, 1995. 221с.

158. Пермская область: отрасли, регионы, города: Учебно-методический материал / Под ред. М.Д. Шарыгина. - Пермь: Из-во Перм. ун-та, 1997. С.10.

159. Печеркин И.А. Гидрохимия Камского водохранилища в зимний период 1959-1960 гг. // Химическая география и гидрогеохимия. Пермь, 1963. Вып. 2 (3). С.63-72.

160. Пиннекер Е.В. Проблемы региональной гидрогеологии. М.: Наука, 1977. 196 с.

161. Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.1.4.559-96. Госкомсанэпиднадзор России. Москва, 1996-112с.

162. Поляк И.И. Численные методы анализа наблюдений. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. С.4.

163. Понамарева B.B. Теория подзолообразовательного процесса. JL: Наука. с.284.

164. Протасова JI.A. Почвы, сформировавшиеся на пермских глинах в условиях Среднего Предуралья // Тр. Пермского СХИ. 1959. Т.ХУП.

165. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. Вып.1. С.30-31

166. Роде A.A., Седлецкий И.Д. Песчаные почвы террас р.Кама // Тр. Почвенного ин-та АН СССР. 1939. Т. XIX. Вып.2.

167. Родзиллер И. Д. Прогноз качества воды водоемов - приемников сточных вод. М.: Стройиздат, 1984. 262 с.

168. Рождественский A.B., Чеботарев А.И. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. 424с.

169. Рума Р.Н. Санитарное значение воды в применении к г.Перми. Пермь, 1881.99с.

170. Савичев О.Г. Экология реки Томь: антропогенное загрязнения и ресурсы вод // Инженерная экология. 1998. №4. С.25-34.

171. Садохина Е.Л. Программный комплекс по прогнозированию и нормированию техногенных воздействий на водные объекты: Дис. ... канд. техн. наук / РосНИИВХ. Екатеринбург, 1998. 119с.

172. Сапожников В.В. Исследования качества вод суши. -Серия Гидрология суши, Москва, 1978. С.67.

173. Сафонова Н.С. и др. Комплекс аналитических методов для определения содержания и форм существования тяжелых металлов в природных водных объектах//Вод. ресурсы. 1997. Т. 24. №4. с.477-485.

174. Сафронова К.И., Веницианов Е.В., Кочарян А.Г. и др. Структура и информационное обеспечения системы контроля качества поверхностных вод //Вод. ресурсы. 1997. №6. С. 711-717.

175. Сваткова Т.Г. Карты поверхностных вод. Методические указания по проектированию и составлению комплексных научно-справочных атласов / Под ред. К.А.Салищева. - М.: Изд-во МГУ, 1966. Вьп.6. 37с.

176. Снакин В.В., Присяжная A.A., Рухович О.В. Состав жидкой фазы почв. М.:РЭФИА, 1997. 248с.

177. Соболева Е.Б. Влияние антропогенной нагрузки на водные ресурсы рек Пермской области // Перспективы развития естественных наук на западном Урале: Труды Международной научной конференции, т. II. Пермь, 1996. с. 213-214.

178. Соломин Г.А. и др. Самоочищение кислых шахтных вод от тяжелых металлов в естественных условиях // Гидрохим. матер. 1968. Т. С. 150-157.

179. Состояние и охрана окружающей среды Пермской области за 1997 год. Пермоблкомприрода. Пермь, 1998. 100с

180. Справочник по гидрохимии. Л.: Гидрометеоиздат. 1989. 392с.

181. Статистические методы в гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 272с.

182. Строганов H.С. Принципы оценки нормального и патологического состояния водоемов при химическом загрязнении // Теоретические вопросы водной токсикологии. Л.: Наука, 1981. с. 16-29.

183. Таусон А.О. Химизм рек Пермской области. Водные ресурсы Пермской области. Пермь, 1947. с. 159

184. Теоретические основы инженерной геологии. Физико-химические основы/ Под ред. акад. Сергеева Е.М.- М.: Недра, 1985. 288с.

185. Титаева H.A. и др. Эколого-геохимическая ситуация в районе Иваньковского водохранилища р.Волги //Геоэкология. 1998. №4. С.51-64.

186. Трифонов А. Некоторые данные по гидрохимии бассейна Верхней Камы // Изв. Биол. НИИ при ПГУ, 1927. T.V. Вып.З. С. 147-161.

187. Трифонов А. О неоднородности воды р.Камы ниже устья р.Чусовой // Изв. Биол. НИИ при ПГУ. 1926. T. IV. Вып.6. С.273-278.

188. Тюрин Ю.Н., Макаров A.A. Анализ данных на компьютере М.:Финансы и статистика, 1995. с.32

189. Унифицированные методы анализа вод. М.: Химия, 1973. 378с.

190. Учватов В.П., Булаткин Г.А. Оценка антропогенного воздействия на химический состав речных вод // Вод. ресурсы. 1985. №5. С. 135-141.

191. Фадеев В.В., Тарасов М.Н., Павленко B.JI., Тишкова А.Г. Применение некоторых типов уравнений для выражений связи между химическим составом и расходами воды рек // Гидрохим. матер. 1972. Т. 53. С.115-123.

192. Фадеева, М.И. Тарасова, В.Л. Павленко. Связь между гидрохимическим и водным режимом равнинных и горных рек СССР // Тр. IV Всесоюз. гидрол. съезда. Л.: Гидрометеоиздат, 1976 Т.9. С. 198-212.

193. Фомин Г.С. Вода. Контроль химической, бактериальной и радиационной безопасности по международным стандартам. Энциклопедический справочник. Москва, 1995. 626с.

194. Хендерсон П. Неорганическая геохимия. М.:Мир, 1985. С.260-261.

195. Химическая география вод и гидрогеохимия Пермской области. Пермь, 1967.180 с.

196. Хлопин Г.В. По поводу анализов вод, сделанных в санитарной станции // Сб. работ Пермской земской санитарной станции. Пермь, 1889. Вып.1. 104с.

197. Чеботарев A.A. Гидрологический словарь. Л.: Гидрометиздат, 1978. 308с.

198. Черногаева Г.М., Носов A.B., Соловьева Т.Ю. О статистических связях между показателями качества воды в р.Оке // Методы расчета характеристик загрязнения окружающей среды. М.: Гидрометеоиздат, 1982. С. 16-21.

199. Черняев A.M., Дальков М.П., Шахов И.С., Прохорова Н.Б. Бассейн. Екатеренбург, 1995. 366с.

200. Черняев A.M., Дальков М.П., Шахов И.С., Прохорова Н.Б. Бассейн.- II. Екатеренбург, 1997. 240с.

201. Черняев A.M., Черняева Л.Е., Еремеева М.Е. Гидрохимия болот (Урал и Приуралье). Л.: Гидрометеоиздат, 1989. 429с.

202. Шапшев К.Н., Смирнова О .Я. Материалы к изучению состава реки Камы // Сб." За санитарное оздоровление Урала". Пермь, 1931. С.327-334.

203. Шимановекий Л.А., Бакшутов B.C. Количественная оценка связи химического состава речных и подземных вод Северного Урала // Гидрология и метеорология: Межвуз. сб. научн. тр. / Перм. ун-т. Пермь, 1977. С.31-42.

204. Шимановекий Л.А., Шимановская И.А. Пресные подземные воды Пермской области. Пермь, 1973. 191с.

205. Brummer G. Schwermetallbelastung von Elbe-Sedimenten // Naturwissenschaften. 1977. 64. №3. Str. 122-125.

206. Comunian Ennio, Benetti Emilio. Metalli pesanti nei sedimenti fluviali: la roggia Vicca in provincia di Vicenza e Padova // Inquinamento. 1978. 20. №4, Str.63-66.

207. Farrimond M.S., Nelson J.A.R. Flow-driven water quality simulation models // Water Res. 1980. 14. №8. Str. 1157-1168.

208. Lepikhin A.P., Miroshnochenko S.A., Sadokina E.L. Particularities of building of stochastic models of quality of water in surface water objects // Stochastic models of hydrological processes and their applications to problems of environmental preservation. Moscow, Russia, November 23-27, 1998. Str. 279284.

209. Malmquist Per-Ame, Svensson Gilbert. Tungmetaller i dagvatten. Studium av tungmetallkallor i ett bostadsomrade // Vatten. 1975. 31. №3. Str. 213-222.

210. Malmquist Per-Ame, Svensson Gilbert. Urban storm water pollutant sources // IAHS-AISH PubL. 1977. №123. Str. 31-38.

211. Montiel Antoine. Le vanadium dans les eaux meteoriques influence sur les eaux desurfase // Progr. Water Technol. 1975. №5-6. Str. 1151 -1160.

212. Nishida H., Miyai M. Distribution function of heavy metals in river sediment // Bull. Environ. Contain, and Toxicol. 1984. Str.212-219.

213. Romano Robert R. Fluvial transport of selected heavy metals in the grand calumet river sustem // Trace Substances Environ. Health-X. 1976. 7. Str. 207-216