Введение к работе
В диссертационной работе выявлены основные закономерности формирования фосфатного состава природных вод Саратовской области и прилегающих территорий. Дан обзор фонового и аномально- высокого содержания фосфатов в различных типах природных вод как в естественно-природных, так и в техногенно-измененных условиях, приведены принципы их выделения на основе анализа взаимоотношения фосфатов с соединениями азота и железа. Установлены геохимические условия миграции, накопления и удаления фосфатов в различных типах природных вод, важнейшими из них являются окислительно-восстановительные условия среды и сорбцион-но-десорбционные процессы в системе гидроокислов железа. Сделан вывод о ведущей роли неочищенных коммунально-бытовых стоков в фосфатном загрязнения природных вод, определены условия, при которых формируется фосфатное загрязнение грунтовых вод хозяйственно-питьевого назначения. Даны рекомендации по методам картирования фосфатного загрязнения, охране подземных вод и принципам управления изменением их химического состава.
. Актуальность работы.
Известно что, человеческая деятельность нередко приводит к ухудшению качества пресных вод, что делает их малопригодными для использования, а иногда и опасными.
Антропогенное воздействие на природу нередко приводит к заметному, порой существенному изменению естественных геохимических циклов ряда элементов, в первую очередь вовлекаемых в биологический круговорот.
Фосфор широко участвует как в естественно-природных геохимических и биохимических процессах, так и в процессах техногенеза. Фосфор вовлекается в природно-техногенные процессы с промышленными отходами, минеральными удобрениями, бытовыми и хозяйственными стоками. Многие соединения фосфора являются высоко-
токсичными (в первую очередь фосфорорганические вещества). Повышенные содержания в природных водах фосфатов заметно снижают их органолептические свойства, а также способствуют развитию патогенных микроорганизмов.
На протяжении второй половины нынешнего столетия основной проблемой, связанной с изменением геохимического цикла фосфора,, является эвтрофирование вод поверхностных водоемов. Этому посвящена обширная отечественная и зарубежная научная литература.
Значительно в меньшей степени разработана гидрогеохимия фосфора. По содержанию фосфора в подземных водах имеются лишь отдельные публикации и отрывочные данные.
Вместе с тем, подземные воды являются важнейшим источником пресных вод. Во многих случаях эксплуатируемые водоносные горизонты, в первую очередь грунтовые, испытывают сильную антропогенную нагрузку, ведущую к накоплению в подземных водах различных химических соединений, в том числе и соединений фосфора.
В настоящее время проблема фосфорного загрязнения окружающей среды для отдельных территорий является весьма значимой, а по мере увеличения антропогенного влияния на природу, роль фосфора в процессах техногенного загрязнения существенно возрастает.
В процессе техногенеза в природную среду поступают самые различные органические и неорганические соединения фосфора. В ближайшем будущем вследствие развития химии фосфора и все более расширяющемся вовлечении его соединений в промышленное производство, их значение в плане воздействия на природную среду будут возрастать.
Цель и задачи исследований.
Целью данной работы является выявление основных закономерностей распространения фосфорсодержащих соединений в гидросфере, изучение динамики их накопления, форм и путей их миграции в различных гидрогеохимических обстановках как в естественно-природных условиях, так и в условиях техногенеза.
Достижение поставленной цели включало решение следующих задач:
разработку приемов выделения природно-фоновых и техногенных концентраций соединений фосфора в атмосферных, поверхностных и подземных водах;
поиск генетических зависимостей между соединениями фосфора и различными компонентами химического состава природных и техногенно-измененных вод и их количественной оценки;
установление наиболее вероятных путей поступления, накопления и удаления соединений фосфора в различных типах природных вод Саратовской области и прилегающих территорий;
разработку рекомендаций по охране природных вод от загрязнения соединениями фосфора, методов картирования загрязнения, управления изменением химического состава природных вод.
Научная новизна работы.
В процессе выполнения работы получены следующие новые результаты:
впервые для изученного региона получены, обширные данные по фактическому содержанию соединений фосфора в различных типах природных вод;
разработаны приемы и методы выделения природно-фоновых и техногенных концентраций соединений фрсфора в природных водах;
- сформулированы принципы и методы картирования ареалов
фосфатного загрязнения на примере конкретных территорий;
- проанализированы условия взаимодействия соединений
фосфора с азотсодержащими компонентами, железом, макрокомпо
нентами химического состава природных вод в различных физико-
химических условиях, существующих в пределах Саратовской облас
ти и прилегающих территорий;
- с термодинамических.позиций обоснованы возможные пути
трансформации соединений фосфора в различных геохимических
обстановках.
Практическое значение результатов работы.
Результаты исследований могут быть использованы при проведении геоэкологических работ, связанных с оценкой качества вод хозяйственно-питьевого назначения и охраны природных вод от загрязнения:
для выявления источников поступления фосфора в природные среды;
при картировании загрязненных территорий в разных масштабах;
для прогнозирования изменений химического состава вод территорий, подвергающихся техногенному воздействию;
для конкретных рекомендаций по решению проблем качества вод хозяйственно-питьевого назначения ряда городов и районов Саратовской области. .
Апробация работы.
Результаты исследований были доложены на Всероссийской научной конференции "Проблемы изучения биосферы" (Саратов, 1996 г.), на научно-практическом семинаре "Проблемы геоэкологии Саратова и области" (Саратов 1996 г.), на совместных научных се-
1 минарах кафедры гидрогеологии, инженерной геологии и геоэкологии и отдела НИИ Геологии СГУ в 1995, 1997 и 1998 годах. По теме диссертации опубликовано 3 работы, одна находится в печати.
Фактический материал.
В основу данной работы положены результаты исследований автора за период с 1995 по 1998 годы, носящих преимущественно инициативный характер. Основными районами и объектами наших исследований были следующие: подземные (в первую очередь грунтовые) воды территории г. Саратова и Саратовской области, воды малых рек, прудов и озер Саратовской и Волгоградской областей, а также снежный покров г. Саратова, г. Балаково, и их окрестностей. Кроме того, в отдельных районах исследовался химический состав почв и грунтов зоны аэрации. Всего было выполнено около 15 000 химико-аналитических определений.
Кроме того, в работе использованы данные по химическому составу вод Саратовского и Волгоградского водохранилищ с 1976 по 1997 годы, подземных вод в районе г. Балаково, полученные, прежде всего ГП "Саратовская гидрогеологическая экспедиция", Саратовским городским комитетом по охране окружающей среды и природных ресурсов, НИИ Геологии СГУ. Также были использованы и материалы ряда других производственных и научных организаций, данные опубликованные в научной литературе.
Сердечную благодарность автор выражает своему научному руководителю, профессору Л.А. Анисимову за постоянное внимание и сотрудничество в проводимых исследованиях, за критические замечания и предложения при написании работы.
Автор искренне благодарит за консультации по тем или иным вопросам многих сотрудников геологического факультета и НИИ
Геологии СГУ. Всем им, а в особенности к.г-м.н. Белоновичу А.В., к.г-м.н. Солдаткину СИ., автор выражает глубокую признательность. Защищаемые положения
-
Большая часть фосфатов, вовлекаемая в современные гидрохимические процессы имеет биохимическое происхождение и тесно связана с другими биогенными элементами, в первую очередь с восстановленными формами азота.
-
Миграция и накопление фосфатов в природных водах контролируется окислительно-восстановительными условиями среды.
-
Определенная совокупность гидродинамических, геохимических, биохимических факторов в условиях техногенного воздействия, формирует условия для интенсивного фосфатного загрязнения и аномально высокие концентрации фосфатов в природных водах.
Структура и объем работы.
