Динамика микроэлементов в вод е и донных отложениях верхов ий рек южного урала (белая и урал)
На правах рукописи
КУЖИНА ГУЛЬНАРА ШАРИФОВНА
ДИНАМИКА МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОДЕ И
ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ВЕРХОВИЙ РЕК ЮЖНОГО УРАЛА
(Белая и Урал)
Специальность 03.00.16 – экология
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук
Тольятти – 2010
Работа выполнена на кафедре экологии Сибайского института (филиала)
ГОУ ВПО «Башкирский государственный университет»
| Научный руководитель: | доктор биологических наук, профессор Янтурин Сафаргали Искандарович |
| Официальные оппоненты: | доктор биологических наук Булгаков Николай Гурьевич |
| кандидат географических наук Выхристюк Людмила Александровна | |
| Ведущая организация: | Казанский государственный университет |
Защита состоится 30 марта 2010 г. в 1000 ч. на заседании диссертационного совета Д. 002.251.01. при Институте экологии Волжского бассейна РАН по адресу: 445003, Самарская обл., г. Тольятти, ул. Комзина, 10. Тел. (8482) 48-99-77 факс (8482) 48-95-04 Е-mail: [email protected]
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института экологии Волжского бассейна РАН, с авторефератом – на сайте ИЭВБ РАН по адресу: www.ievbras.ru
Автореферат разослан «____» февраля 2010 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат биологических наук А.Л. Маленёв
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Интенсивное развитие Южного Урала как центра металлургической, машиностроительной и горнодобывающей промышленности России привело к значительному загрязнению металлами поверхностных водных объектов, находящихся в зоне воздействия промышленных комплексов данного региона. Исследования содержания микроэлементов в поверхностных водах не всегда дают возможность полноценно охарактеризовать особенность их загрязнения из-за высокой динамичности состава и дискретности поставки загрязнителей техногенными источниками. Данные поллютанты способны активно мигрировать между отдельными звеньями водной экосистемы и накапливаться в наиболее инерционном звене - донных отложениях (ДО), являющихся интегральным показателем уровня её загрязненности (Брукс, 1982; Линник и др., 1986; Мур и др., 1987; Богдановский, 1994; Коломийцев и др., 1997; Лепехин и др., 1999; Косов и др., 2001, 2002; Янин, 2002; Гусакова, 2004; Водяницкий, 2005). Главными водными артериями Южного Урала, испытывающими значительное антропогенное влияние, являются реки Белая и Урал. Верховья рек зарегулированы, созданы крупные водохранилища для целей водоснабжения промышленных узлов городов черной металлургии России - Белорецк и Магнитогорск. Сточные воды и выбросы предприятий оказывают существенное влияние на качество воды и ДО этих рек и ограничивают их использование для хозяйственно-питьевых и культурно-бытовых нужд населения. В связи с этим, изучение динамики содержания микроэлементов в воде и ДО верховий рек Белая и Урал является актуальной проблемой.
Цель работы – анализ пространственной и временной изменчивости содержания микроэлементов в воде и ДО верховий рек Белая и Урал в зоне влияния предприятий металлургического комплекса.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Определить содержание микроэлементов в воде и ДО рек Белая и Урал и их водохранилищах, различающихся по возрасту, режиму эксплуатации, самоочищающей способности, количеству веществ, поступающих с поверхностным и хозяйственным стоками.
2. Провести эколого-геохимическое зонирование рек по уровню загрязнения металлами воды и ДО; выделить элементы, которые могут служить индикаторами напряженности экологической ситуации в районе исследований.
3. Оценить степень влияния хозяйственной деятельности человека на гидрохимический режим водотоков на основе определения количественных показателей стока исследуемых микроэлементов.
4. Определить содержание металлов в тонкодисперсной фракции ДО для оценки экологического состояния верховий рек Белая и Урал с учетом международных требований.
5. Выявить зависимость накопления металлов в ДО от содержания в них органического вещества.
Научная новизна. Впервые проведено комплексное исследование содержания микроэлементов верховий рек Белая и Урал, изучены закономерности их изменчивости в воде и ДО, установлены металлы – индикаторы неблагоприятной экологической ситуации в зоне промышленного освоения рек. Для объективной оценки экологического состояния рек и водоемов предложено использование содержания металла в тонкодисперсной фракции ДО. Рассчитаны пороговые концентрации металлов в глинистом иле исследуемых рек.
Теоретическое значение. Полученные данные служат теоретической основой для разработки основных направлений природоохранных мероприятий, обеспечивающих экологическую безопасность населения в регионе.
Практическая значимость. Изучение содержания металлов в воде и ДО рек позволяет провести эколого-геохимическое зонирование верховий рек Белая и Урал в условиях воздействия предприятий металлургического комплекса. Результаты исследований могут быть использованы для оценки фонового уровня микроэлементов и установления региональных нормативов их содержания в ДО рек, а также для разработки экологических паспортов изученных водных объектов.
Организация исследований. Исследования проводились в рамках плана научно-исследовательской работы кафедры экологии СИ (филиала) БашГУ.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на 2-х Международных (Тольятти, 2008; Кемерово, 2009), 3-х Всероссийских (Оренбург, 2009; Сибай, 2009), 2-х региональных (Стерлитамак, 2008; Сибай, 2009) научно-практических конференциях.
Личный вклад автора. Автор принимал участие в разработке темы, планировании и проведении исследований. Доля участия автора в выполнении полевых и лабораторных исследований – 80%.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Закономерности пространственного распределения и временной изменчивости содержания микроэлементов в воде и ДО рек Белая и Урал и их водохранилищах.
2. Результаты количественной оценки степени интенсивности влияния хозяйственной деятельности человека на гидрохимический режим исследуемых рек.
3. Оценка техногенного загрязнения рек по насыщенности металлами тонкодисперсной фракции ДО водных экосистем.
4. Накопление органического вещества в ДО водотоков обуславливает повышенные концентрации металлов на некоторых участках рек Белая и Урал.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 научных работ, в том числе 2 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 126 страницах печатного текста; состоит из введения, 5 глав, выводов, списка использованной литературы и приложения; содержит 25 рисунков и 14 таблиц. Библиографический список включает 198 источников, в том числе 35 на иностранных языках.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
ГЛАВА 1. МИКРОЭЛЕМЕНТЫ В ПРИРОДНЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДАХ
Приводятся сведения об источниках техногенного и природного поступления микроэлементов в водные объекты; изложены особенности форм миграции и процессов трансформации исследуемых металлов в воде и ДО; рассмотрены вопросы физиологического влияния данных элементов на организмы и степень их токсичности (Карапетьянц и др., 1981; Химия окружающей…, 1982; Линник и др., 1986; Чибилев, 1987, 2008; Мур и др., 1987; Ильин, 1989, 1990; Богдановский, 1994; Клысов и др., 1995; Протасов, 1995; Майстренко и др., 1996; Царева, 1998; Обзор о состоянии…, 1999; Гареев, 2001; Оценка экологического…, 2001; Косов и др., 2001, 2002; Добровольский, 2002; Назаров и др., 2002; Янин, 2002; Гусакова, 2004; Оберлис и др., 2008).
ГЛАВА 2. РАЙОН, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Приведена краткая характеристика природно-климатических условий (рельеф, почвы, почвообразующие породы, климат, растительность) региона исследований, находящегося в горно-лесной и степной зонах Южного Урала (Богомолов, 1954; Тайчинов и др., 1973; Агроклиматические ресурсы…, 1976; Балков, 1978; Мукатанов, 1982; Хазиев и др., 1985, 1995; Мукатанов и др., 1996; Суюндуков, 1995, 1998, 2001; Гареев, 2001).
Материалом для работы послужили результаты полевых и лабораторных исследований, проведенных в 2007-2009 г.г. на территории Челябинской области и Белорецкого района Республики Башкортостан. Наблюдательная сеть включала 9 створов, из них три располагались на р. Белая и шесть на р. Урал (рис. 1). Отбор проб воды осуществляли общепринятыми методами с приповерхностного горизонта ежемесячно с мая 2007 г. по апрель 2009 г. (Методика измерений…, 2004). Для оценки качества воды использовали кратность превышения ПДК металлов для водоемов рыбохозяйственного значения с учетом класса токсичности (Перечень рыбохозяйственных …, 1999).
Отбор проб ДО осуществляли в летний период 2008 – 2009 гг. в соответствии с МУ РД 52.18.685 (Методические указания…, 2006). Для оценки загрязнения ДО рек использовали кратность превышения ПДК Cu, Zn, Mn, Cd, Pb для почв (Черников и др., 2000), для Fe использовали значение кларка (Брукс, 1983). Содержание микроэлемента сравнивали с фоновым значением с помощью показателя накопления ПН=(Сi-Сф)/(Сф)100% (Косов и др., 2001). Для эколого-токсикологической характеристики техногенных илов использовали суммарный показатель Zc и показатель санитарно-токсикологической опасности Zст по металлам 1-го и 2-го классов токсичности (Янин, 2002).
Рис. 1. Карта-схема расположения точек отбора проб в районе исследования
Выделение тонкодисперсной фракции из ДО проводили методом пипетки (вариант Качинского с подготовкой образца к анализу пирофосфатным методом) (Ганжара и др., 2002). Для оценки степени загрязнения глинистой фракции ДО металлами использовалась система классификации геоаккумуляции (игео - классов) (Коломийцев и др., 1997). За органическое вещество (ОВ) отложений принимали потери при прокаливании (Воробьева, 1978; Косов и др., 2001, 2002).
Содержание металлов в пробах воды и ДО определяли атомно – абсорбционным методом в лаборатории обогатительной фабрики Сибайского филиала Учалинского горно-обогатительного комбината. Статистическую обработку данных проводили общепринятыми методами (Лакин и др., 2000; Пузаченко, 2004) с помощью пакетов программ STATISTICA и Microsoft Excel.
ГЛАВА 3. СОДЕРЖАНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ В ВОДЕ РЕК
Установлено, что концентрация кадмия в воде изученных рек составляла 0,0002 мг/дм3, свинца – 0,0012 – 0,0019 мг/дм3, что значительно ниже допустимых норм. Содержание Mn превышало ПДК в 5 раз, что, возможно, обусловлено природными факторами. С мая по декабрь 2007 г. определенных закономерностей пространственно-временных изменений количества Mn, Cd, Pb в водных массах не было выявлено, поэтому в качестве приоритетных для исследования были выбраны Cu, Zn, Fe, которые регулярно обнаруживались в воде рек в количествах, превышающих нормативы.
Повышенное содержание микроэлементов (в среднем до 5 ПДК) в фоновых створах рек (Махмутово, Форштадт), а также р. Урал в зоне умеренной антропогенной нагрузки (Верхнеуральское водохранилище, Приморский) связано с геохимическими особенностями региона, характеризующегося рудопроявлениями медно-колчеданного и смешанного полиметаллического составов (Фаткуллин, 1994, 1996; Чибилев, 2008).
Из рис. 2 видно, что в пробах воды с участков рек в зоне сброса сточных вод промузлов происходило повышение концентрации меди и цинка по сравнению с фоном. В воде Белорецкого и Магнитогорского водохранилищ выявлены единичные случаи высокого и экстремально - высокого загрязнения медью и цинком. Превышение ПДК по данным металлам наблюдалось в створах Ломовка, Янгельский; по Cu – Кизильское, что связано с поступлением их соединений с водами притоков исследуемых рек (Кривопалова, 1995; Курамшина и др., 2005; Чибилев, 2008).
а) р. Белая
б) р. Урал
Рис. 2. Пространственная изменчивость меди и цинка в воде рек
Пространственное распределение железа в воде исследуемых водотоков можно считать равномерным, что не позволяет использовать содержания данного металла в качестве критерия зонирования исследуемых участков рек.
Межгодовая (2007-2009 гг.) динамика металлов в воде р. Белая имеет тенденцию уменьшения содержания растворимых форм Fe во всех створах и возрастания концентраций Cu и Zn. Исключение составляет створ Махмутово, в котором наблюдается незначительное снижение содержания цинка - от 0,053 до 0,045 мг/дм3.
Напротив, в воде р. Урал выявлено увеличение содержания микроэлементов во всех створах, за исключением Верхнеуральского водохранилища, характеризующегося уменьшением концентрации цинка и постоянством железа. В целом, межгодовые изменения содержания изученных элементов определяются, возможно, разной водностью исследуемых лет, как было отмечено для Куйбышевского водохранилища (Выхристюк и др., 2003).
Наибольшие количества меди и цинка в воде характерны для весны и обусловлены увеличенным их поступлением с паводковыми водами, а для зимы - в связи с уменьшением количества взвешенных в воде частиц, способных адсорбировать растворимые соединения металлов (Линник и др., 1986). Сезонный режим содержания железа в р. Урал аналогичен динамике меди и цинка. В р. Белая максимум Fe приходится на летний период, что возможно, связано с поступлением растворимых форм металла с атмосферными осадками (Царева, 1998; Минакова и др., 1998).
Для оценки воздействия микроэлементов на гидрохимический режим реки ниже водохранилищ определялся сток каждого ингредиента по произведению среднегодовой его концентрации на модуль стока за год (Кривопалова, 1980) (табл. 1).
Величины аккумуляции стоков Cu, Zn, Fe, рассчитанные на участке Форштадт - Приморский (р. Урал), по знаку и величине близки к величине аккумуляции воды. Такая согласованность отмечена для водохранилищ, строительство которых не повлияло на гидрохимический режим реки. В подобных условиях вода по химическому составу соответствует данной географической зоне и водоем олиготрофный с преобладанием процессов самоочищения (Кривопалова, 1995). Следовательно, р. Урал до зоны промышленного освоения, в том числе и Верхнеуральское водохранилище, обладает высокой самоочищающей способностью.
Таблица 1.
Значения среднегодовых стоков металлов в воде рек Белая и Урал
| Точка отбора | Модуль стока, л/секкм2 (по: Гареев, 2001; Чибилев, 2008) | Сток ингредиента, мг/секкм2 | ||
| Cu | Zn | Fe | ||
| р. Белая | ||||
| Махмутово | 6,5 | 0,04 | 0,32 | 3,31 |
| Белорецкий пруд | 6,5 | 0,23 | 0,57 | 3,72 |
| Ломовка | 6,5 | 0,15 | 0,42 | 3,37 |
| р. Урал | ||||
| Форштадт | 3,13 | 0,013 | 0,15 | 1,0 |
| Верхнеуральское вдхр. | 3,13 | 0,013 | 0,16 | 1,4 |
| Приморский | 3,13 | 0,010 | 0,15 | 0,7 |
| Магнитогорское вдхр. | 2,2 | 0,044 | 0,31 | 0,5 |
| Янгельский | 2,0 | 0,044 | 0,16 | 0,5 |
| Кизильское | 1,55 | 0,029 | 0,05 | 0,3 |
В зоне промышленного освоения рек Белая и Урал значения аккумуляции стоков Cu и Zn отличаются по знаку от аккумуляции воды. Можно предположить, что гидрохимический режим рек Белая и Урал ниже исследуемых водохранилищ азонален для данного природного ландшафта (Кривопалова, 1980). Участки рек Белая и Урал в зоне промышленного освоения, в том числе и водохранилища, обладают низкой способностью к самоочищению в отношении меди и цинка.
ГЛАВА 4. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ РЕК
Для исходных образцов ДО фонового створа р. Белая (Махмутово) отмечается превышение допустимых норм по Cu (3,3 ПДК), Zn (7,7 ПДК), Cd (2 ПДК), Pb (3,2 ПДК) и кларка по железу в 2,6 раза, что связано с влиянием
Таблица 2. Содержание микроэлементов в донных отложениях рек Белая и Урал
| Точка отбора | Средние значения концентраций, мг/кг | |||||
| Cu | Zn | Fe | Mn | Cd | Pb | |
| р. Белая | ||||||
| Махмутово | 182,6 74,9 | 765 266 | 65754 55410 | 1208 1429 | 2,95 5,7 | 103,9 56,9 |
| Белорецкий пруд | 89,5 148,2 | 357 847 | 159432 (142%) 141080 | 4594 (280%) 2511 | 2,9 7,2 | 94,9 463,4 |
| Ломовка | 95,9 114,0 | 404 430 | 70376 (7%) 104741 | 2175 (80%) 950 | 2,6 4,7 | 55,0 118,6 |
| р. Урал | ||||||
| Форштадт | 50,6 69,9 | 66,9 134,0 | 42470 77605 | 1276 1841 | 2,5 4,1 | 20,8 42,9 |
| Верхнеуральское вдхр. | 46,1 61,9 | 80,1 (20%) 86,7 | 50810 (20%) 64542 | 1604 (26%) 1125 | 2,3 4,1 | 25,3 (22%) 25,5 |
| Приморский | 37,7 66,2 | 103,0 (54%) 124,4 | 53256 (25%) 88270 | 1485 (16%) 4945 | 2,0 4,3 | 16,1 35,5 |
| Магнитогорское вдхр. | 37,7 41,3 | 126,9 (90%) 302,5 | 50945 (20%) 58118 | 1747 (37%) 1823 | 1,9 5,2 | 21,8 (5%) 37,7 |
| Янгельский | 26,8 75,3 | 51,9 295,3 | 40128 77370 | 1374 (8%) 2081 | 2,2 4,7 | 17,4 36,8 |
| Кизильское | 24,3 244,3 | 24,3 244,3 | 27567 49458 | 458 2786 | 4,4 (76%) 4,5 | 13,1 35,4 |
Примечание: в числителе – содержание в исходных образцах, (%) – показатель накопления; в знаменателе - содержание в тонкодисперсной фракции (менее 20 мкм).
природных геохимических факторов (табл. 2).
Концентрация Cu, Zn, Cd, Pb в исходных образцах отложений Белорецкого пруда и створа Ломовка также превышала ПДК, но оставалась ниже фонового значения, что возможно обусловлено различиями в составе ДО (Линник и др., 1986; Косов и др., 2001). В ДО этих створов доминируют песчаные фракции, которые обладают меньшей сорбционной способностью, чем глинистый ил. Поэтому содержание микроэлементов в исходных грунтах не может служить показателем уровня загрязнения водного объекта.
С целью определения загрязненности водотока целесообразно использовать тонкодисперсную фракцию осадка, которая насыщена металлами. Так, в образцах глинистого ила ДО р. Белая в зоне сброса стоков Белорецкого металлургического комбината происходило повышение концентрации всех рассматриваемых металлов по сравнению с фоновым створом. По содержанию Cu донные осадки Белорецкого пруда относятся ко 2-му игео-классу (умеренно загрязненный), по Zn к 3-му игео-классу (среднезагрязненный), по Pb к 4-му игео-классу (сильно загрязненный). Грунты створа Ломовка по Cu, Zn, Pb характеризуются 2-ым - игео-классом (умеренно загрязненный).
Количество Fe и Mn в глинистом иле ДО Белорецкого пруда ниже валового их содержания в исходных грунтах, что вероятнее всего связано с интенсивным восстановлением окисленных форм железа за счет деятельности донной микрофлоры мелкодисперсной фракции отложений водоемов с замедленным стоком (Кузнецов, 1970; Денисова, 1979), а также с крупными размерами оксидов марганца (бернессита), составляющего тяжелую фракцию ДО рек (Водяницкий, 2005).
В исходных образцах грунтов фонового створа р. Урал (Форштадт) наблюдалось превышение нормы по кадмию и кларка железа в 1,7 раза. Содержание Cu, Zn, Mn, и Pb не превышало ПДК. Ниже по течению реки наблюдается увеличение содержания некоторых микроэлементов в исходных пробах ДО по сравнению с фоном: по Zn, Fe, Mn, Pb - в Верхнеуральском и Магнитогорском водохранилищах; по Zn, Fe, Mn - в створе Приморский; по Mn - в створе Янгельский; по Cd - в створе Кизильское.
По насыщенности цинком тонкодисперсной фракции ДО Магнитогорского водохранилища и створа Янгельский относятся ко 2-му игео-классу (умеренно загрязненный). Донные осадки створов Приморский и Кизильское загрязнены Mn, содержание которого в глинистом иле превышало значение фона в 2,7 и 1,5 раз соответственно. По содержанию Cu и Zn отложения отнесены к 1-му игео-классу (до умеренно загрязненный).
Установлено, что для исследованных участков рек характерно равномерное распределение Cd и высокое его содержание в отложениях при низких его количествах в воде (0,0002 мг/дм3) (рис. 3). Адсорбция этого металла в грунтах настолько прочна, что десорбция практически не имеет места (Линник и др., 1986). По загрязнению Cd донные отложения рек Белая и Урал относятся к 4-5-му – игео-классам (сильно загрязненный, опасно загрязненный).
а) р. Белая б) р. Урал
Рис. 3. Распределение кадмия в донных отложениях рек Белая (а) и Урал (б)
Техногенные илы этих участков рек характеризуются слабым уровнем загрязнения (Zс<10) и допустимой степенью санитарно-токсикологической опасности (Zст<10).
Корреляционный анализ установил достоверные связи между содержанием некоторых металлов в глинистой фракции и макроэлементами: Fe с Zn (r=0,85) и Pb (r=0,89); Mn с Cd (r=0,84) для р. Белая, что указывает на вероятность их закрепления конкретным минералом-носителем. Выявленная зависимость между Zn и Pb (r=0,88 - р. Белая, r=0,52 – р. Урал) связана с устаревшей пирометаллургической технологией, когда выбрасывалась масса пыли и дыма, обогащенных цинком и свинцом (Водяницкий, 2005).
Донные отложения исследуемых участков рек отличаются низким содержанием ОВ по сравнению с данными литературных источников, полученных при изучении других водотоков (Косов и др., 2001; Выхристюк, 2003; Шепелева, 2004). В грунтах р. Белая содержание ОВ варьировало от 2,7 до 6,4%, при этом наибольшее значение зафиксировано в ДО Белорецкого пруда (в среднем 5,5%). В отложениях р. Урал содержание ОВ составило 4,5 - 6,7% при максимуме в створе Приморский.
Содержание некоторых металлов в глинистой фракции имело положительные связи с ОВ в ДО р. Белая: с Cu (r=0,81); Zn (r=0,74); Fe (r=0,83); Pb (r=0,83). По убыванию коэффициента корреляции микроэлементы можно расположить в следующий ряд: Fe Pb > Cu > Zn, сходный с рядом последовательности осаждения ионов металлов с фульвокислотами (Мур и др., 1987). Для образцов тонкодисперсной фракции отложений р. Урал выявлена связь средней степени между содержанием кадмия и ОВ (r=0,66).
ГЛАВА 5. ЗАВИСИМОСТЬ СОДЕРЖАНИЯ МИКРОЭЛЕМЕНТОВ
В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ ОТ ИХ КОНЦЕНТРАЦИИ В ВОДЕ
Для оценки зависимости содержания меди, цинка, железа в ДО от их концентрации в воде рек Белая и Урал использовали метод линейной регрессии и вариант подбора функции распределения с помощью полиномиальной подгонки (Доспехов, 1985; Пузаченко, 2004; Тунакова, 2006). В результате обработки данных были получены уравнения, отражающие изменчивость содержания рассматриваемых элементов в глинистом иле и воде. Далее их применяли для расчета пороговых концентраций Cu, Zn, Fe в тонкодисперсной фракции ДО исследуемых водотоков (табл. 3).
Сравнение рассчитанных концентраций микроэлементов в тонкодисперсной фракции ДО и их фактического содержания в глинистом иле выявило, что 67% выборки по Cu и Fe для р. Белая превышают пороговое значение, для р. Урал - 50% исследуемых образцов имеют показатели ниже него. Установлено, что до 70% массива данных содержания Zn в отложениях изученных рек выше рассчитанного порога.
Таблица 3.
Пороговые значения концентраций микроэлементов
в тонкодисперсной фракции донных отложений рек Белая и Урал
| объект | Cu, мг/кг | игео-класс | Zn, мг/кг | игео-класс | Fe, мг/кг |  |
| р. Белая | 85 | до умеренно загрязненный | 464 | умеренно загрязненный | 62154 | 2,5 |
| р. Урал | 67 | до умеренно загрязненный | 144 | до умеренно загрязненный | 65569 | 2,6 |
ВЫВОДЫ
- В условиях Южного Урала изученные металлы образуют убывающие ряды элементов по их среднему содержанию в воде и донных отложениях верховий рек Белая и Урал: Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > Cd. Полученные значения стоков микроэлементов свидетельствуют о слабой самоочищающей способности рек в зоне техногенного воздействия металлургических комбинатов.
- Эколого-геохимическое зонирование верховий рек Белая и Урал выявило металлы - индикаторы напряженности экологической ситуации на территории промышленного освоения исследуемых рек: для воды – Cu, Zn; для тонкодисперсной фракции отложений – Cu, Zn, Fe, Mn, Pb (р. Белая), Zn, Mn (р. Урал).
- Донные осадки рек Белая и Урал по показателю суммарного загрязнения характеризуются слабым уровнем техногенного воздействия на грунты. По степени санитарно-токсикологической опасности отложения промышленно-урбанизированных районов исследуемых рек находятся в пределах допустимых норм.
- По насыщенности металлами тонкодисперсной фракции отложений, установлено, что техногенные илы р. Белая наиболее загрязнены Cu (2-й игео-класс, умеренно загрязненный), Zn (3-й игео-класс, среднезагрязненный), Pb (4-й игео-класс, сильно загрязненный), в то время как донные осадки р. Урал – Zn в умеренной степени (2-й игео-класс). Грунты исследуемых участков рек по содержанию кадмия относятся к зонам повышенного риска (4-5-й игео-класс, сильно загрязненный, опасно загрязненный).
5. Повышенное содержание органического вещества в донных отложениях на некоторых участках рек Белая и Урал обуславливает наличие в них более высоких концентраций микроэлементов. Выявлены тесные положительные корреляционные связи между содержанием Сu, Zn, Fe, Pb в глинистой фракции и органического вещества отложений р. Белая и с кадмием для осадков р. Урал.
Основные положения диссертационной работы изложены в следующих публикациях:
В научных журналах, рекомендованных ВАК
- Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. Исследование загрязнения тяжелыми металлами донных отложений верхнего течения р. Урал // Вестник ОГУ. – 2009. - №6 (100). – С. 582-584.
- Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. Исследование загрязнения тяжелыми металлами донных отложений верхнего течения р. Белой // Вестник ОГУ. - 2009. - Октябрь. Специальный выпуск. - С. 84 - 86.
В журналах, сборниках
- Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. Загрязнение верховья р. Белая тяжелыми металлами в условиях техногенного воздействия // Башкирский экологический вестник. - 2009. - № 2 (21). - С. 55-58.
4. Кужина Г.Ш., Янтурин С.И., Ягафарова Г.А. Влияние Белорецкого металлургического комбината на химический состав воды реки Белой // Сб. статей региональной научно-практ. конф. «Технология, автоматизация, оборудование и экология промышленных предприятий». - Стерлитамак, 2008. - С. 255-256.
5. Янтурин С.И., Кужина Г.Ш., Ягафарова Г.А. Исследование самоочищающей способности реки Белой // Экологические проблемы бассейнов крупных рек - 4: Тез. докл. международной конф. - Тольятти, 2008. - С. 209.
6. Кужина Г.Ш. Содержание железа в природных водах верхнего течения реки Белой // Научные доклады региональной конф. «Неделя науки 2009». Ч. II. Естественно-технические науки / Изд-е Сибайского института (филиал) БашГУ - Уфа: РИЦ БашГУ, 2009. - С. 10-13.
7. Кужина Г.Ш. Белорецкое водохранилище – одно из старинных искусственных водных объектов Республики Башкортостан // Материалы региональной научно-практ. конф. (22 - 23 апреля 2009 г.) «Агроэкономические и социально-экономические проблемы и перспективы развития АПК Зауралья». - Сибай: Зауральский филиал ФГОУ ВПО «Башкорский ГАУ», 2009. - С. 97-100.
8. Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. О загрязнении тяжелыми металлами водохранилищ на реках Белая и Урал (Южный Урал) // Вестник Академии наук Республики Башкортостан. – 2009. - Том 14. - № 3. - С. 22-27.
9. Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. Исследование содержания железа в системе «вода - донные отложения» в верховье р. Белая // Чистая вода - 2009: труды Международной научно-практ. конференции 20-21 октября 2009 г. / Под ред. Т.А. Красновой; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2009. - С. 80-84.
10. Кужина Г.Ш., Янтурин С.И. Оценка хозяйственной деятельности человека на гидрохимический режим верховья р. Белой // Устойчивое территориальное развитие: теория и практика: Материалы Всероссийской научно-практ. конференции (12 ноября 2009 г.). Уфа: Гилем, 2009. - С. 164-166.
