Реферат на тему:
Про хімічний склад донних відкладів у водних об`єктах районів
АЕС
Суттєвий вплив на розподіл та міграцію багатьох речовин, що знаходяться
у водоймах, мають донні відклади. До них належать мінеральні та
органічні частки, які утворились та осіли на дно внаслідок фізичних,
хімічних і біологічних процесів, що відбуваються у водному об`єкті.
Розвиток цих процесів визначає акумуляцію у донних відкладах значної
кількості різноманітних елементів та їх сполук, в тому числі і
біологічно активних (азот, фосфор, мікроелементи тощо), як автохтонного
так і алохтонного походження [1,2]. За певної зміні фізико-хімічних та
гідродинамічних умов у придонному шарі води речовини із донних відкладів
або розчинні продукти їх діагенезу можуть переходити у водну фазу.
Седиментація та накопичення речовин природної та антропогенної генези у
донних відкладах, їх трансформація і часткове повернення різних сполук у
водну фазу – процеси, що визначають характер повного кругообігу речовин
у водному об`єкті. Тому важливим завданням досліджень, особливо на
водоймищах-охолоджувачах АЕС (ВО АЕС), є вивчення хімічного складу
донних відкладів. Такі експериментальні дослідження проведені нами на ВО
ЧАЕС, ХАЕС і ЗАЕС, на р.Горинь, Каховському водосховищі,
Дніпровсько-Бузькому лимані. Частково результати цих досліджень
опубліковано [3,4,5].
Характерною особливістю ВО, особливо наливного типу, є уповільнений
водообмін, що зумовлює накопичення у цих водоймищах речовини різної
генези. Автохтонні компоненти донних відкладів вміщують продукти абразії
берегів, залишки відмерлих гідробіонтів та завислих речовин, що
випадають із водної товщі. Важливу роль у формуванні донних відкладів
відіграють ґрунти, що складають дно ВО. Після наповнення ВО внаслідок
статичного і динамічного впливу водних мас, особливо підігрітих, за
умови повного і тривалого зволоження відбувається розмочування і
розмивання первинних ґрунтів. Процес розмивання найбільш типовий для
мілководних ділянок, де великий вплив мають вітрові хвилі [1]. Важливим
гідрологічним чинником є стокові течії — хоч і порівняно невеликі за
швидкістю, але постійні за часом і напрямком. До автохтонних джерел
також належать збагачені органічною речовиною відмерлі залишки
гідробіонтів, фіто- і зоопланктону вищої водної рослинності, відходи
садкових рибних господарств (їжа, фекалії риб тощо), що створені на
ХАЕС, ЗАЕС, були на ЧАЕС.
З алохтонних джерел, що формують донні відклади, головну роль відіграють
речовини, що надходять із водою річок, що живлять ВО. Для ВО руслового
та руслово-наливного типу значний внесок робить поверхнево-схиловий
стік, особливо в період повені та зливових дощів. Для ВО наливного типу,
такого як ВО ЧАЕС, цей чинник взагалі практично відсутній. Достатньо
велика кількість завислих і розчинених речовин надходить у ВО із
господарсько-побутовими і промисловими стічними водами.
Стокові течії та вітрові хвилі впливають на процес трансседиментації
алохтонних та автохтонних завислих часток, в ході якого відбувається їх
сортування за площею і глибиною. При цьому у найбільш глибоких частинах
ВО, більше 6-8м, відбувається акумуляція тонкодисперсної, мулистої
частини відкладів, як автохтонного, так і алохтонного походження.
При вивченні донних відкладів на ВО АЕС особлива увага приділялась нами
розподілу важких металів [3,4]. Донні відклади на ВО ЧАЕС, ЗАЕС та ХАЕС
вивчались у 1985—1991рр. у процесі польових досліджень при гідрохімічних
зйомках. На р.Горинь донні відклади вивчались у 1990р. у процесі
спільних з відділом геотехніки і гідрохімії інституту Укрдіпроводгосп
досліджень з вивчення екологічного стану середньої частини басейну
р.Горинь (у зоні водозаборів м.Рівне) та впливу ВО ХАЕС на водні ресурси
цієї річки [9]. Проби донних відкладів відбирались за допомогою
дночерпалки. У донних відкладах визначався валовий вміст важких металів
у різних фракціях за допомогою розробленого у ПНДЛ гідроекології та
гідрохімії багатоцільового уніфікованого гібридного
екстракційно-атомно-абсорбційного методу. Цей метод має в основі групову
екстракцію металів в органічний розчинник – аліфатичну монокарбонову
(пеларгонову) кислоту в присутності бензиламіну. Метод детально
охарактеризований [6] і запатентований. Визначаються важкі метали за
допомогою атомно-абсорбційного методу, в полум`яному варіанті атомізації
в екстрактах-концентратах, без допоміжної їх обробки (випаровування,
мінералізації тощо). Висока чутливість аналізу досягалась при введенні у
полум`я горючого екстракту елементів, що сприятливо впливало на умови їх
розпилення і атомізації. В цілому ж для вивчення зразків донних
відкладів і водних витяжок використано методи, поширені у практиці
гідрохімічних досліджень.
Середній вміст важких металів у різних типах донних відкладів ВО АЕС
наведений у табл.1. У пробах донних відкладів р. Горинь, крім важких
металів, у яких визначалась також водорозчинна форма, вивчалися у водних
витяжках також вміст головних іонів, нітрати і пестициди (табл.2).
Одержані дані по ВО АЕС, р.Горинь і Каховському водосховищу
порівнювались із раніше одержаними нами результатами на
Дніпровсько-Бузькому лимані та з літературними даними. Слід відзначити,
що для ВО ХАЕС на початковому етапі переважали процеси автохтонного
надходження матеріалу, передусім за рахунок розмивання берегів, дна і
островів. Ці джерела постачали переважно мінеральні речовини, а
органічні частки утворювались потім із продукції фітопланктону, водної
рослинності, садкового рибного господарства тощо. Алохтонні надходження
матеріалу здійснювались у перші два-три роки за рахунок води р.Горинь,
якою спочатку наповнювалось ВО, а потім – за рахунок річкового стоку
р.Гнилий Ріг. Для ВО ЧАЕС і ЗАЕС із алохтонних джерел, поряд із стічними
водами, основну роль відігравали води відповідно р.Прип’ять і
Каховського водосховища, що підживлюють ці ВО наливного типу. Певну роль
відіграють для ВО АЕС також господарсько-побутові і промислові стічні
води, особливо зливової каналізації. Із автохтонних джерел більше
значення мають внутришньоводоймищні гідробіологічні процеси.
Як видно з табл.1, найбільший вміст важких металів спостерігається у
мулистих донних відкладах, де найбільший також вміст органічної
речовини. Серед важких металів максимальні концентрації характерні для
заліза, а також, хоч і значно меншою мірою, для марганцю. Для різних ВО
різниця в концентраціях
Таблиця 1. Середній валовий вміст важких металів у різних типах донних
відкладів ВО АЕС, мг/кг сухої речовини
Характеристики
відкладів 1 – ЧАЕС
2 – ХАЕС
3 – ЗАЕС Важкі метали Вміст
органіч.ре-
човини, %
Сu Zn Ni Pb Co Mn Fe
Пісок 1 4,0 10 9,0 3,0 4,0 34 1521 0,4
2 8,4 20 3,0 23 н.в. 180 1800 –
3 3,6 16 16 4,0 10 79 1831 0,9
Пісок
замулений 1 11 19 10 8,0 6,0 52 5216 2,2
2 11 29 6,0 25 н.в. 330 7260 –
3 13 26 23 10 14 382 19330 3,6
Мул
з піском 1 20 42 17 12 12 102 15076 8,0
2 21 37 8,0 33 н.в. 366 10080 –
3 26 43 43 15 19 658 24620 6,0
Мул 1 85 96 55 36 16 279 39384 19,0
2 47 89 27 52 12 830 30070 –
3 55 117 63 25 25 1670 38360 14
металів серед відкладів однакового гранулометричного складу незначна, за
деякими винятками. Так, у піщаних відкладах, при вмісті органічної
речовини у межах десятих частин відсотка, валовий вміст заліза становить
1531—1831 мг/кг, марганцю – біля 34—180 мг/кг, цинку ще менший – тільки
10—20 мг/кг, а вміст інших металів мінімальний – у межах 3—9
мг/кг. Серед ВО за підвищеним вмістом нікелю в піщаних відкладах
можна відзначити ЗАЕС, а свинцю – ХАЕС. У мулах, при вмісті органічної
речовини у межах 14—19% концентрація заліза зростає до 30070—39384
мг/кг, марганцю – до 279—1670 мг/кг, цинку – до 89—117мг/кг, міді – до
47—85 мг/кг, нікелю – до 27—63 мг/кг, а свинцю – до 25—52 мг/кг. Кобальт
міститься в незначній кількості – тільки 12—25 мг/кг. Найменше у донних
відкладах кадмію – він виявлений взагалі тільки у ВО ЗАЕС, де його вміст
становив 0,5—0,6мг/кг у пісках та замулених пісках і зростав до 1,6
мг/кг у мулах.
У цілому ж на всіх ВО максимальний вміст металів приурочений до мулистих
відкладів; найбільші концентрації характерні для заліза і марганцю, а
найменші – для кадмію і кобальту. Вміст інших металів у досліджуваних
ВО майже на однаковому рівні і залежить від типу відкладів та вмісту
органічної речовини.
Донні відклади р.Горинь, що досліджувались, відносяться до мулів
глинистого та суглинистого складу; проби відбирались із поверхневих
шарів до глибини 10—15см, як і на ВО. Як видно з табл.2, мінералізація
водних витяжок із проб донних відкладів р.Горинь змінюється у межах
133—264 мг/дм3, що менше майже у два рази порівняно з водою р.Горинь. У
хімічному складі водних витяжок серед аніонів переважають
гідрокарбонатні іони, що становлять, у середньому, близько 60%-екв., а
серед катіонів – кальцій (близько 80%-екв.). Порівняно з водою р.Горинь,
серед аніонів помітно збільшилась роль сульфатів – до 35%-екв., а роль
іонів хлору зменшилась. У цілому ж вміст головних іонів у водних
витяжках порівняно невеликий і визначається складом води р.Горинь,
розчинністю солей, процесами аніонного та катіонного обміну. Вміст
нітратів у водних витяжках коливається у межах 2,1—9,8 мг/дм3, що
помітно вище порівняно з водою р.Горинь. Це пояснюється накопиченням
органічної речовини у відкладах та її мінералізацією. При процесах
нітрифікації органічної речовини нітрати, як кінцевий продукт цього
процесу, накопичуються у донних відкладах. Надалі, при створенні
анаеробних умов при достатньо витривалому в часі льодовому покриві у
зимовий період нітрати у донних відкладах можуть відновитись до амонію,
який, переходячи у придонні шари води, буде їх забруднювати. Із десяти
різновидностей пестицидів у донних відкладах знайдено тільки три.
Атразин виявлено у двох випадках, де його вміст не перевищував ГДК, а
симазин, якого за ГДК взагалі не повинно бути у воді, виявлено в двох
випадках, особливо в досить значній кількості – в створі с.Гориньград.
Таблиця 2. Вміст хімічних речовин у пробах донних відкладів р.Горинь,
мг/кг сухої речовини
Хімічні
речовини с.Горинь-
град с.Шубків с.Козмин с.Воско-
дави
вище нижче вище у створі села нижче
Головні
іони HCO3- 98 86 92 79 98 104 85
SO42- 31 14 33 49 45 86 63
Cl- 3,9 3,9 5,5 4,7 3,9 11 7,8
Ca2+ 36 24 34 28 36 52 40
Mg2+ 0,2 2,4 2,4 2,4 1,2 4,9 2,4
Na+ 2,0 1,5 2,0 1,5 1,0 1,2 4,0
K+ 3,2 1,4 2,2 1,4 2,6 4,6 3,0
Сума головних іонів 173 133 171 167 188 264 203
Нітрати (NO3-) 9,4 2,1 12,6 4,8 9,4 9,8 8,5
Пестициди атразин н.в. н.в. н.в. 0,1 сліди сліди 0,5
симазин 1,0 н.в. 0,2 н.в. н.в. н.в. н.в.
2,4-Д Сліди сліди сліди н.в. н.в. 2,0 0,9
Важкі
метали
(чисельник —
валовий вміст,
Примітка: пестициди метафос, прометрин, рогор, ліндан, ДДТ, ДДЕ, ДДД —
не виявлені,
Кадмій: валовий вміст виявлений у трьох пробах (2,4—6,0мг/кг),
розчиненої форми — не виявлено
Серед металів, як і для донних відкладів ВО АЕС, найбільш високий
валовий вміст характерний для заліза і марганцю – біля 372—864 і
300—1200 мг/кг, а найменший – для кадмію і кобальту. Для металів та
інших речовин, що визначались у донних відкладах р.Горинь, помітна
тенденція до їх збільшення після населених пунктів (сс. Шубків,
Козьмин). Це свідчить про достатньо значну роль антропогенних чинників у
накопиченні цих речовин у донних відкладах. Водорозчинна форма важких
металів, за виключенням заліза, становить десяті частки відсотка від
валового вмісту, а у кобальту та кадмію ця форма у донних відкладах
р.Горинь взагалі не виявлена. Тобто майже всі важкі метали, за винятком
заліза, містяться у донних відкладах р.Горинь у вигляді нерозчинних
сполук, тому повторне забруднення водних мас металами за рахунок їх
ремобілізації з донних відкладів за сучасних умов
практично виключено. Цей висновок зроблений нами і у відношенні донних
відкладів Дніпровсько-Бузького лиману, де сліди водорозчинної форми у
деяких пробах виявлено тільки для кадмію і марганцю – лише у
поверхневому шарі відкладів; для заліза вона становила 0,01% від
валового вмісту [5].
Порівнюючи середній вміст металів (у відповідних типах донних відкладів)
досліджуваних ВО АЕС, слід відзначити практично однаковий його рівень по
окремих металах. Так, вміст міді коливається у межах 22—30мг/кг, цинку –
42—50, кобальту – 9,5—17мг/кг. Дещо підвищений вміст свинцю у ВО ХАЕС
(33мг/кг) порівняно із ВО ЧАЕС і ЗАЕС (15—17мг/кг), а також нікелю – у
ВО ЗАЕС (36мг/кг) порівняно із ВО ХАЕС і ЧАЕС (11—23мг/кг). Для марганцю
найменший вміст спостерігається на ВО ЧАЕС — 117мг/кг, що у декілька
разів менше, ніж на ВО ЗАЕС — 426мг/кг. У донних відкладах ЗАЕС також
найбільший вміст заліза — 21100мг/кг, що майже вдвічі більше, ніж у ВО
ХАЕС і ЧАЕС. Відмічена різниця у вмісті металів у ВО пояснюється, у
першу чергу, різницею у джерелах надходження та фізико-хімічними і
гідробіологічними умовами їх міграції та накопичення у донних відкладах.
У цілому середній вміст важких металів у ВО, р.Горинь, Каховському
водосховищі і Дніпровсько-Бузькому лимані знаходиться на одному рівні і
практично відповідає середній величині наявності у різних геологічних
формаціях, особливо таких, як ґрунти і донні відклади річок світу [5].
Найбільш важливим є те, що важкі метали у донних відкладах досліджуваних
водних об`єктів містяться у вигляді практично нерозчинних сполук, що
виключає за сучасних умов забруднення води при їх ремобілізації із цих
відкладів. У цілому валовий вміст важких металів не дає адекватної
інформації про їх шкідливість для людини та гідробіонтів. Співставлення
валового вмісту і ГДК некоректне, бо не враховується при цьому ступінь
токсичності різних форм, від якого залежить біодоступність та
токсичність металів. Процеси, які найбільш сприяють детоксикації металів
у водоймищах, в т.ч. і ВО АЕС, пов`язані із їх сполученням у комплекси
із розчиненими органічними речовинами та адсорбцією на завислих
глинистих частках, а надалі – із седиментацією та захороненням у донних
відкладах.
Список літератури
Денисова А.И., Нахшина В.П., Новиков Б.И., Рябов А.К. Донные отложения
водохранилищ и их влияние на качество воды // Наукова думка. – К. –
1987. – 160с. 2. Мартынова Н.В. Азот и фосфор в донных отложениях озер
и водохранилищ // Наука. – М. – 1984. – 160с. 3. Пелешенко В.И.,
Осадчий В.И., Ромась Н.И. и др. Миграция тяжелых металлов в
водоеме-охладителе наливного типа//Состояние и перспективы развития
методологических основ химического и биологического мониторинга
поверхностніх вод суши. Тез. докл. 29 Всесоюзн. гидрохим. совещ. –
Ростов-на-Дону. – 1987. – С.259—260. 4. Пелешенко В., Ромась М., Гребінь
В., Семерик В. Розподіл важких металів в донних відкладах Хмельницької
АЕС//Україна та глобальні процеси і географічний вимір. – т.2. –
Київ—Луцьк. – 2000. – С.298—301. 5. Савицкий В.Н., Осадчий В.И., Ромась
Н.И., Чеботько К.А. Химический состав и некоторые свойства донных
отложений устьевой части Днепровско-Бугского лимана // Водные ресурсы. –
М. – № 2. – 1990. – С.121—129. 6. Савицкий В.Н., Пелешенко В.И., Осадчий
В.И. Экстракционное концентрирование и атомно-абсорбционное определение
железа, меди, цинка, кадмия и свинца в природных водах // Журнал
аналитической химии. – М. – №4. – т.4. – С.677—681.
Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter
