CC BY
16
О.Ю. Астраханцева1, С.С, Тимофеева2, О.М. Глазунов1
пространственная миграция компонентов в водах южного, селенгинского, среднего, ушканьеостровского, северного резервуаров
1Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск) 2ГОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» (Иркутск)
Загрязнение продуктами техногенной деятельности всей окружающей среды и в первую очередь воды — наиболее острая проблема нашего времени, являющаяся следствием неосознанного нарушения человеком природной системы «вода — порода — газ — органическое вещество», сложившейся на Земле в течение сотен миллионов лет. Федеральный Закон «Об охране озера Байкал» определил Байкальскую природную территорию как требующую особых мер по охране природы и экологизации природопользования для сохранения экосистемы озера. Научно обоснованное экологическое нормирование, установление границ экологических зон озера Байкал, современный научно обоснованный мониторинг вод озера Байкал невозможны без тщательного изучения всех характеристик этой сложной системы. Проблема, связанная с системой «озеро Байкал — окружающая среда», до сих пор не рассматривалась. Отсутствие изученности механизмов взаимодействия вод озера Байкал и окружающей среды, роли потоков в формировании состава вод озера, состояния равновесия, геологической эволюции, не позволяет полноценно решать многие вопросы гидрогеохимии, геохимии, геоэкологии, касающиеся озера Байкал. Учет физико-химических характеристик в исследовании вод озера Байкал и механизмов взаимодействия вод озера с окружающей средой — потоками — позволяет понять механизмы формирования и трансформации химического состава природных вод в различных обстановках, а также решать конкретные инженерные и экологические задачи, например, прогноз миграции загрязняющих компонентов в водах озера Байкал.
По всем системам мегасистемы «Озеро Байкал» и потокам, поступающим в резервуары, созданы базы данных мерных количественных характеристик, позволяющие оперировать массами веществ, вступающих во взаимодействие в природной обстановке. Получен термодинамический параметр состояния отдельных систем мегасистемы «Озеро Байкал» и впадающих в нее потоков — количества независимых компонентов в системах и потоках.
Создана циклическая среднемноголетняя годовая модель геохимических систем и потоков озера Байкал. Балансовые характеристики динамического обмена веществом и энергией между резервуарами позволяют резервуарам и Байкалу в целом (как мегасистеме) оставаться стабильными в течение длительного времени. Вещественный баланс резервуаров озера Байкал является новым методом прогноза состояния водоемов и оценки их изменений в случае антропогенных воздействий.
Каждая экосистема — резервуар мегасистемы «Озеро Байкал» — живет по своим законам. В озере Байкал не существует единого глобального циркуляционного процесса. Химический баланс показал все слабые звенья в механизме формирования качества вод озера Байкал и позволил сделать прогноз для каждого резервуар а в случае техногенных аварий. Особенности миграции и концентрации отдельных загрязнителей в резервуарах озера Байкал определяются механизмом формирования качества вод в резервуарах и, соответственно, их химическимибалансами. В четырех резервуарах озера утилизация вещества ничтожна, при этом существуют мощные химические круговороты компонентов. Только в Селенгинском резервуаре вещества, поступающие с потоком в донные отложения, захораниваются, и лишь малая часть компонентов частично участвует в химическом круговороте. Виды миграций элементов похожи в Южном, Среднем, Ушканьеостровском, Северном резервуарах и отличаются в Селенгинском резервуаре (рис. 1, 2).
\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\
V_______)
I
"У"
II
III
рис. 1. Пространственная миграция компонентов в водах Южного, Среднего, Ушканьеостровского, Северного резервуаров: I - слабоподвижные компоненты, участвуют в химических круговоротах; II - умеренно подвижные, частично выносятся: 1 - участвуют в химических круговоротах; 2 - захораниваются; III - легкоподвижные компоненты, выносятся.
\\1\\\\Л\\2\\\^и\\\\\\\\\\\\\\\\\\
"У
"У"
I II III
рис. 2. Пространственная миграция компонентов в водах Селенгинского резервуара: I - слабоподвижные компоненты, накапливаются: 1 - в донных отложениях; 2 - в донных отложениях и в водах, участвуют в химических круговоротах; II - умеренно подвижные, частично выносятся, частично накапливаются: 3 - в водах и донных отложениях, участвуют в химических круговоротах; 4 - в донных отложениях; III - легкоподвижные, выносятся.
Скорость водной миграции элементов позволяет разделить их на три группы: малоподвижные или связанные элементы (элементы, участвующие в химических круговоротах, и элементы, захоранивающиеся в донных отложениях), частично выносимые, частично связанные (частично транзитные, частично участвующие в химических круговоротах, частично захоранивающиеся в донных отложениях) и легкоподвижные — «транзитные» — компоненты, приходящие с внешней нагрузкой и уходящие со стоком озерных вод в другие резервуары озера и реку Ангару (табл. 1).
Таблица 1
Группировка компонентов по скорости водной миграции в резервуарах оз. Байкал
Группа элементов Южный резервуар Селенгинский Средний Ушканьеостровский Северный
Слабо подвижн ые, накапливаются:
I в водах А1, Э!, Мп2+, Реобщ, Ы03-, Р043-, Сг, РЬ, Со, Аэ, КЬ, Си, Рорг, V, И А!, Э!, Мп2+, Ре06щ , 1Ю3“ Р043-, Сг, РЬ, Со, Аэ, КЬ, Си, Рорг, V, С^ Т! А!, Э!, Мп2+,Ре0бщ, Р043', Сг, РЬ, Со, КЬ, V, Т! К+, А!, Э!, Мп2+, Ре0бщ, N03', Р043-, Сг, РЬ, Со, Аэ, КЬ, Си, Рорг, V, Cd, 7п, и, Вг, Т!
в донных отложениях А1, Э!, Сг
в донных отложениях и водах Ре06щ, РО43-, Мп2+, Со, V, КЬ, Аэ, И
Умеренноподвижные, частично выносятся, частично накапливаются:
II в водах Ыа+, Мд2+, С^ и, Мо, ^п, Ы0рг С(1 и, Мо, Рорг К+, Ыа+, Са2+, Мд2+, В, и, Мо, Сорг, Ыорг, ЭОРГ К+, Ыа+, Мд2+, N03-Си, Cd, 7п, и, Аэ, Мо, РОРГ, ^ оог Na+, Са2+, Мд2+, Э042-, В, Эг, Мо, СОРГ, !^РГ, ЭОРГ
в донных отложениях К , Сорп Эорп Вг К+, Ыа+, Мд2+,Ы03“ РЬ СОРП М0рП Э0рг Вг Сорг, Эорг Нд
III Легкоподвижные, выносятся Са2+, НСОз-, Э042-, СГ, В, Нд, Эг Са2+, Э042-, НСОз-, С!', Си, Нд, Эг, 7п, Вг, В НС03-, Э042', С!-, Нд, Эг, 7п Са2+, НС03-, Э042-, С!-, В, Нд, Эг, Вг НС03-, С!-
О.Ю. Астраханцева1, С.С. Тимофеева2, О.М. Глазунов1
классы экологической опасности компонентов в резервуарах озера Байкал
1Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН (Иркутск) 2ГОУ ВПО «Иркутский государственный технический университет» (Иркутск)
Одна из проблем современной гидрохимии — геоэкологическая — ухудшение экологического состояния природных вод, в последние десятилетия приобрела качественно новый характер, позволяющий говорить о «глобальном экологическом кризисе». Причина в неосознанном нарушении той природной системы, которая сложилась на Земле в течение сотен миллионов и даже миллиардов лет. Одним из следствий этого является загрязнение продуктами техногенной деятельности всей окружающей среды и в первую очередь воды. Именно загрязнение среды — наиболее острая проблема нашего времени. Взаимодействие вод озера Байкал и потоков есть та проблема, которая стоит сейчас перед учеными. Многие вопросы, связанные с выяснением физических и химических превращений вещества в природных водных системах, могут быть успешно разрешены благодаря развитию теоретических основ физикохимического моделирования природных процессов на ЭВМ. Следовательно, цель наших исследований — разработка подхода к исследованию физико-химических процессов в водах озера Байкал.
