Введение к работе
Актуальность работы. Реки и речные долины являются составной частью геологи
ческой среды. Их воды и отложения несут обширную и разнообразную информацию о
строении, составе, условиях и процессах развития не только самих долин, но и водосбор
ных территорий и конечных бассейнов стока. Выполняя разрушительную и созидательную
геологическую деятельность, реки оказывают огромное влияние на перемещение и диффе
ренциацию обломочного вещества. Важное место в изучении речных систем принадлежит
исследованию аллювия, речных вод и процессов их взаимодействия. В системах
"вода«-»речная взвесь" и "вода«-»речной осадок" происходят разнообразные процессы, связанные как с особенностями водной среды, так и с особенностями аллювия.
В составе современных аллювиальных осадков, наряду с зернами естественных минералов, заметную роль, особенно на территориях крупных промышленных центров, играют частицы искусственного происхождения. Эти частицы мигрируют в составе взвешенных и донных наносов рек и распространяются на значительные площади. Частичная аккумуляция техногенных компонентов на поймах и в старичных водоемах, прудах и водохранилищах приводит к развитию процессов вторичного загрязнения. В связи с этим возникает необходимость всестороннего изучения процессов распространения техногенных частиц в аллювиальных осадках.
Объект исследования. Исследование техногенно-аллювиальных осадков проведено
для осадков рек, протекающих по территории крупных промышленных центров Южного и
Среднего Урала: р.Миасс (г.Челябинск), р.Урал (г.Магнитогорск), р.Исеть
(г.Екатеринбург), р.Чусовая (г.Первоуральск, г.Ревда), р.Тагил (г.Нижний Тагил), реки Данилиха, Мулянка, Гайва, Ива, Мотовилиха (г.Пермь), р.Косъва (г.Губаха), система рек Кизел-Вильва-Лйва (г.Кизел, пос.Всеволодо-Вильва), р.Лысьва (г.Лысьва).
Цель и задачи работы. Целью работы является исследование условий формирования природно-техногенных аллювиальных осадков на примере речных долин, приуроченных к территориям градопромышленньк агломераций Уральского региона.
В процессе выполнения работы ставились следующие задачи.
-
Выделение основных видов техногенных компонентов в аллювиальных осадках рек Урала.
-
Оценка миграционной способности техногенных частиц в речных долинах.
-
Анализ роли техногенных продуктов в составе аллювиальных осадков рек данного региона.
Паучная новизна и защищаемые положения. Впервые на примере аллювия Уральского региона исследована новая подсистема осадочных частиц - техногенные компоненты. Введены понятия техногенно-аллювиальных осадков и техногенных ассоциаций, рассмотрены принципы систематики техногенных частиц в аллювии, предложен подход к оценке миграционной способности твердых техногенных продуктов в составе донных наносов, оценена роль техногенных продуктов в аллювиальных осадках.
Основные защищаемые положения.
-
В зонах градопромышленных. агломераций Урала интенсивно формируется новый генетический подтип аллювиальных осадков - техногенно-аллювиальный. В их составе присутствует техногенная ассоциация компонентов, которая определяется характером производственной деятельности в пределах территории речного бассейна.
-
Характерными элементами техногенного происхождения в составе речных взвесей Урала являются Zn, Cr, Си, Sn, Ni, Ag, Ва, Р. Техногенно-геохимические ассоциации элементов отражают производственную специфику района.
-
Реки способствуют распространению техногенных частиц в современных аллювиальных осадках на территории Урала. Перенос техногенных частиц осуществляется в составе донных и взвешенных наносов рек; их миграционная способность определяется абразивной прочностью и гидравлической крупностью.
-
В речных долинах наблюдается дифференциация техногенных частиц по фациям и литологическим типам осадков, результатом которой является локальная их концентрация в отдельных слоях аллювия.
-
Изучение процессов накопления частиц в современных аллювиальных осадках рек имеет важное теоретическое и практическое значение, поскольку они способствуют все большему засорению природных осадков, заражению геологической среды вредными элементами.
Методика исследования. Использована комплексная методика исследования осадков с учетом поставленных задач. В полевых условиях в каждом пункте проводился отбор проб алеврйто-глинистых осадков низкой поймы, а также донных наносов, представленных песчаными и песчаио-гравийными отложениями. Масса отбираемых проб - до 1 кг. Система опробования выбиралась с учетом предполагаемых ореолов распространения техногенных компонентов, а также фациального строения аллювия. Расстояние между пунктами опробования составляло: для малых рек на территории г. Перми 2-5 км, на других объектах - от 2 до 25 км.
Содержание малых элементов в наилках, а также в отдельных видах техногенных компонентов определено на основе спектрального полуколичественного анализа (на 37 элементов). В составе песчаных и песчано-гравийных осадков, после ситового анализа, под бинокуляром выделялись частицы искусственного происхождения, а также описывалась естественная минеральная ассоциация. Процентное содержание частиц определялось методом, применяемым для количественного минералогического анализа (в дорожке из 500 зерен). Оценка естественной ассоциации минералов в аллювии рек проведена на основе минералогического анализа фракции размером 0.25-0.1 мм. Минеральный состав отдельных видов техногенных частиц охарактеризован на основе данных рентгеноструктурного анализа. Всего отобрано и изучено 243 пробы, выполнено 75 минералогических, 141 спектральный, 12 рентгеноструктурных анализов.
Экспериментально произведен замер гидравлической крупности наиболее распространенных видов техногенных частиц в стеклянном цилиндре, заполненном дистиллированной водой (всего 426 определений).
Личный вклад автора заключается в проведении полевых и экспериментальных работ, выполнении аналитических исследований.
Практическая ценность работы. В результате проведенных исследований рассмотрены производственные и экологические аспекты, связанные с концентрацией техногенных продуктов в речных системах Урала. Дана сравнительная оценка техногенной нагрузки на взвешенные и донные наносы речных систем.
Апробация работы. Основная часть исследований проведена в рамках гранта «Оценка экологического состояния водных систем Уральского региона по вещественному составу взвеси» (1993-1994 гг.), региональной НТП «Экология Западного Урала» и программы «Университеты России» (направление I).
Результаты исследований использованы в отчетах по бюджетной и хоздоговорным темам Естественнонаучного института при ПГУ. Представлялись в виде докладов на ежегодных научных конференциях Пермского университета (1994-1998 гг.), а также зарубежных конгрессах и совещаниях (Бразилия, 1994; Польша, 1995; Нидерланды, 1997; Эстония, 1997; Канада, 1998; Италия, 1998).
Публикация результатов исследования. Результаты исследований опубликованы в 17 работах, из них 4 за рубежом, включены в 3 отчета научно-исследовательских работ Естественнонаучного института при Пермском университете.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы, включающего 70 наименований. Объем диссертации 149 страниц машинописного текста, иллюстрируемого 44 рисунками и 37 таблицами.
