ИСТИНА

Водохранилища – антропогенные экосистемы, достаточно распространенные на территории России. Экосистема каждого водохранилища сформировалась под влиянием большого комплекса факторов. На первичные речные и прибрежные экосистемы наложилось влияние зоны затопления, изменились гидродинамические показатели основной реки и ее притоков, получили развитие заболачивание прибрежных земель и зарастание мелководных заливов и т.д. В результате всех этих процессов влияние техногенных нагрузок на вновь возникшие экосистемы также должно отличаться от первичных экосистем. В качестве объекта исследования было выбрано Иваньковское водохранилище - самое верхнее в каскаде Волжских водохранилищ. Основная цель данной работы заключалась в выявлении закономерностей распределения и поведения тяжелых металлов (ТМ) в системе: источники техногенного загрязнения – водохранилище и его прибрежная зона, которые позволяют оценить уровень загрязнения Волжского источника водоснабжения г.Москвы. Это определило следующие задачи, проведенного исследования: • Количественное определение V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Pb в воде, донных осадках и высшей водной растительности водохранилища, а также - в почвенном, растительном и снеговом покрове прибрежной зоны Иваньковского водохранилища. • Определение форм нахождения исследованных элементов в донных отложениях и почвах. • Изучение временных вариаций микроэлементного состава донных отложений за период с 1992 по 2001 год. • Усовершенствование аналитических методик анализа ТМ для различных исследуемых объектов окружающей среды. Актуальность работы. Исследование эколого-геохимической ситуации в связи с существующей техногенной нагрузкой в районе Иваньковского водохранилища р.Волги является весьма актуальным по целому ряду причин. Иваньковское водохранилище располагается в бассейне Верхней Волги, для которого характерно относительно благополучное состояние окружающей среды. В связи с этим оно используется в качестве источника питьевого водоснабжения, в том числе и для г.Москвы, в целях рекреации, рыбного хозяйства и др. В то же время по берегам водохранилища в настоящее время располагаются предприятия энергетики, машиностроения, химической промышленности, сельского хозяйства и др. Поэтому очень важной является оценка сложившейся экологической ситуации, обусловленной загрязнением акватории водохранилища и прибрежной зоны ТМ за счет этих предприятий. Опубликованные в литературе данные недостаточно освещают эти проблемы. Практическая значимость работы. Данные по содержанию ТМ и степени загрязнения водной и наземной экосистем Иваньковского водохранилища рекомендуется использовать городским, районым комитетам природных ресурсов для выявления источников поступления ТМ в водные объекты и разработки природоохранных мероприятий, специалистам по охране окружающей среды на предприятиях для улучшения качества очистки сточных вод, для проведения процедуры оценки их воздействия на окружающую среду. Результаты переданы Иваньковской НИС ИВП РАН, которая контролирует качество вод Иваньковского водохранилища. Результаты, полученные в работе, применялись для оценки техногенной нагрузки на Иваньковское водохранилище в научно-технических отчетах ФЦП «Интеграция» Е0180, а также были внедрены в учебный процесс в дипломных и курсовых проектах студентов специальности «Геохимия» и «Экологическая геология». Фактический материал. Полевые материалы за 1998-2001 годы были собраны автором во время экспедиций, частично по гранту «Интеграция» Е0180. Материалы за 1992-1995 годы были любезно предоставлены сотрудниками кафедры геохимии геологического факультета МГУ и ИВП РАН. В основу диссертационной работы положены результаты количественных анализов 236 проб донных отложений, 65 проб макрофитов, 80 проб почв, 16 проб снега, 32 проб воды, 32 проб наземной травянистой растительности. В выборочных образцах донных отложений и почв определялись концентрации подвижных форм химических элементов; суммарные показатели органического вещества и инивидуальных соединений углеводородов; гранулометрический и общий химический состав. В снеговых пробах отдельно определяли содержание взвешенных и растворенных форм ТМ. Количественное определение содержаний ТМ в 320 образцах (4160 элементоопределений) выполнено лично автором в лаборатории спектрального анализа кафедры геохимии МГУ. Автором проведена компьютерная обработка данных с использованием многомерного корреляционного и факторного методов математического анализа, а также определены параметры геохимического фона, коэффициенты концентрации и коэффициенты биологического поглощения, проведен расчет суммарного показателя загрязнения. Защищаемые положения. 1. Основными источниками загрязнения Иваньковского водохранилища ТМ являются жидкие промстоки промышленных предприятий, среди которых первое место занимают сбросы, поступающие в руч. М. Перемерки. Вторыми по значимости источниками загрязнения территории ТМ являются атмосферные выбросы КГРЭС и транспорта. 2. Переход ТМ из воды в донные отложения происходит главным образом на геохимических барьерах в зоне смешения промстоков с волжской водой, а также - в зоне влияния плотины у г.Дубна, что приводит к снижению концентраций ТМ в воде водохранилища. 3. В донных отложениях ТМ связаны, преимущественно, с гидроксидами марганца и железа и находятся в составе илистой фракции. Гумусовое вещество играет подчиненную роль в фиксации ТМ. Исключение составляют Сu, Mo и V. Легкоподвижные формы нахождения практически отсутствуют. 4. В почвах прибрежной части, напротив, значительная часть ТМ помимо гидроксидов Mn и Fe связана с подвижными формами (воднорастворимой, обменными), а также – с гумусовым веществом. Эти почвы могут служить, с одной стороны, накопителями ТМ в период весенних половодий, а с другой стороны – источниками вторичного поступления ТМ в экосистему водохранилища. Научная новизна. Диссертационная работа является одним из первых комплексных системных исследований, отражающих особенности геохимии ТМ в результате возросшей техногенной нагрузки на водную и наземную экосистемы водохранилищ. • На основе количественного анализа впервые проведено сопряженное комплексное исследование геохимического поведения V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Mo, Pb в отдельных звеньях водной и наземной экосистем Иваньковского водохранилища. • Впервые изучены формы нахождения ТМ в донных осадках водохранилища и почвах прибрежной зоны, их связь с гранулометрическим и общим химическим составом. Оценена роль органического вещества различной природы в миграции ТМ. • Впервые выполнено сопоставление микроэлементного состава почв прибрежной зоны и затопленных почв. • Для оценки влияния аэрозольных выпадений КГРЭС на загрязнение окружающей среды ТМ впервые наряду с донными осадками, почвами и снеговым покровом использованы наземная травянистая и высшая водная растительность. • Впервые для сопоставления и интерпретации эколого-геохимического состояния наземных и водных экосистем Иваньковского водохранилища использовался многомерный корреляционный и факторный методы анализа. Структура и объем работы. Работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 190 страницах машинописного текста, содержит 46 таблиц, 27 рисунков и список литературы, насчитывающий 135 наименований. Апробация работы и публикации. Результаты исследований и материалы диссертации обсуждались и докладывались на Всероссийских конференциях: «Тяжелые металлы и радионуклиды в окружающей среде», XI симпозиум по биоиндикаторам «Современные проблемы биоиндикации и биомониторинга», Международная школа «Современные методы эколого-геохимической оценки состояния и изменений окружающей среды», симпозиуме по оценке рисков загрязнения окружающей среды «First Russian SETAC Symposium on Risk Assessment for Environmental Contamination», конференция «Новые идеи в науках о Земле», конференция «Экологическая геология и рациональное недропользование», Международное совещание «Геохимия биосферы», конференция «Химический анализ веществ и материалов», конференция «Геология, Геохимия, Геофизика на рубеже XX и XI веков» к 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований, конференция «Школа экологической геологии и рационального недропользования», конференция студентов и молодых ученых вузов г.Москвы «Охрана окружающей среды на пороге третьего тысячелетия в интересах устойчивого развития»; а также на Международных конференциях «Tenth Biennial National Atomic Spectroscopy Symposium» (Великобритания), «4th International Conference on the Analysis of Geological and Environmental Materials» (Франция), «Colloquium Analytische Atomspektroskopie» (Германия). По теме диссертации опубликовано 22 научные работы, в том числе 5 статей и 17 тезисов докладов.