|
Актуальность диссертации Проблема качественной и количественной оценки геоэкологического состояния водоемов в условиях их интенсивного техногенного загрязнения в настоящее время приобретает особую остроту и практическую значимость. Антропогенный фактор в формировании химического состава и биологического разнообразия водных экосистем становится по значимости в один ряд с природными геохимическими и биологическими процессами. Техногенное преобразование водосборов, трансграничные потоки, индустриальные и хозяйственно-бытовые прямые сбросы существенно и, в ряде случаев, необратимо трансформируют экологический портрет природных и искусственных водоемов, нарушают сложившееся химико-биологическое равновесие, снижают буферные свойства и стабильность водных экосистем В силу этого, в настоящее время теряет смыл рассмотрение природных водоемов в качестве естественных и реально существующих природных гидроэкосистем, и, в практической деятельности, следует, за крайне редким исключением, вести речь о динамично изменяющихся природно-технических системах (ПТС). Токсичные выбросы техногенной природы приводят к изменению геохимических циклов в системе водосбор-водоем, появлению широкого спектра поллютантов и их модифицированных производных в водной среде, что необратимо ухудшает экологическое состояние природных экосистем (Моисеенко, 2005). Рациональное использование водных ресурсов, сохранение естественного качества водных объектов - сложная и трудоемкая задача, особенно при современном уровне развития промышленности и сельского хозяйства Поэтому вопросы комплексного использования и охраны водных ресурсов имеют огромное научное и практическое значение, являясь одной из острейших проблем современной инженерной геоэкологии. В этой связи особую актуальность приобретает задача объективной оценки геоэкологического состояния водных экосистем, существенный вклад в решение которой принадлежит Санкт-Петербургской научной школе экологического нормирования и исследования устойчивости ПТС (Осипов, Хрисанов, 1993, Фролов, 1995; Федоров, 1999; Арефьев, 2000; Дмитриев, Фрумин, 2004). При решении задач геоэкологического мониторинга ПТС приоритетным направлением является экспресс-анализ массива рандомизированных и репрезентативных экспериментальных данных по максимально доступному количеству унифицированных параметров тестируемых водных экосистем с применением методов многомерной статистики и, в первую очередь, предлагаемой в настоящей работе ЯМР-спектроскопии (ЯМР-релаксаиии) образцов воды ПТС (Гаврилов, Сарапульцев, 2003; 2004; 2005) Цель настоящего исследования заключалась в разработке экспресс-метода оценки качества воды в составе геоэкологического мониторинга ПТС с применением ЯМР-спектроскопии. Для достижения указанной цели были поставлены следующие конкретные задачи' Провести рандомизированный и репрезентативный анализ унифицированных гидрологических, гидробиологических и гидрохимических данных Росгидромета о ПТС. Разработать методику ЯМР-спектроскопии для количественной оценки биоорганических соединений в естественных водоемах (ПТС). Провести многомерную кластерную и дискриминантную оценку контрастных по геоэкологическому статусу озер Провести ретроспективный анализ динамики качества воды для оценки состояния ПТС (на примере оз. Тургояк) по гидробиологическим и гидрохимическим данным с 1979 по 2006 гг.
Объектами исследования являются природно-технические системы, сформированные на основе искусственных и естественных водоемов используемых для питьевого и промышленного водоснабжения (на примере Южного Урала) Научная новизна исследований. Разработан экспресс-анализ на основе высокочувствительного метода ЯМР-спектроскопии (ЯМР-релаксации), позволяющий оперативно оценивать бноорганические соединения в ПТС при геоэкологическом мониторинге водных систем Предложены и проведены многомерные кластерный и дискриминантный анализы ^унифицированных (в соответствии с Рабочими документами Росгидромета) гидрохимических и гидробиологических данных природных и искусственных водоемов (на примере Южного Урала), > становлень! наиболее информативные параметры, позволяющие оперативно оценить качество воды. Определены весовые коэффициенты дискриминантной функции для каждого унифицированного параметра, позволяющие оперативно провести количественную оценку состояния практически любого природного водоема (ПТС) при наличии достаточного массива экспериментальных данных. Практическая значимость выполненных исследований. Разработанная методика позволяет проводить экспресс анализ качества воды ПТС для оперативного принятия мер контролирующими органами Практическое применение метода ЯМР-релаксации может стать одним из основных при экспресс-анализе биоорганических и органических соединений в водных ПТС. Рассчитанные коэффициенты дискриминантного анализа позвопяют оперативно оценить качества воды при геоэкологическом мониторинге. Достоверность полученных результатов подтверждена проведением оценки погрешности результатов исследований апробированными методами математической статистики, а также сопоставлением полученных данных с унифицированными и рандомизированными данными Росгидромета. Реализация результатов решения поставленных задач. Метод определения качества воды ПТС с использованием многомерной дискримннантный функции и ЯМР-спектроскопии используется в Отделе водных ресурсов Нижне-Обского БВУ по Челябинской области (Акт о внедрении от 29 09.2006), а также при чтении курса лекций по специальности ДПП Ф 09 «Федеральное и региональное обеспечение безопасности жизнедеятельности» на Механико-технологическом факультете ЮУрГУ. Положения, выносимые на защиту: 1. Оценка возможностей и методика применения для
геоэкологического мониторинга природно-техническнх водных систем
высокочувствительного экспресс-метода ЯМР-спектроскопии, позво чяющего
количественно оценивать бноорганические соединения в образцах воды
естественного происхождения. 2. Методика оценки состояния природно-технических водных систем
с помощью многомерных методов кластерного и дискриминантного анализа. 3. Методика проведения и результаты натурных исследований на
объектах природно-технических систем сформированных на основе
искусственных и естественных водоемов, используемых для питьевого и
промышленного водоснабжения Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 108 страницах, состоит из введения, обзора литературы, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, содержит 7 рисунков, 15 таблиц. Список литературы содержит 175 наименований. Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 11 научных публикациях, доложены на трех заседаниях кафедры «Безопасность жизнедеятельности» ЮУрГУ, совместных семинарах кафедр ВиЛС и ГСиПЭ СПб ГПУ, а также представлены на следующих научных конференциях: 1 Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: Вт. Всеросс. научн.-практич. конф (Челябинск, 2003 г.). 2. Экологические проблемы Челябинской области. Обл. научн.-практич. конф. (Челябинск, 2004 г.). Безопасность жизнедеятельности Регион, конф., посвят., 45-лет. каф. БЖД ЮУрГУ Экология и образование в Челябинской области. Обл. научн.-практ. конференция. Челябинск. 2005 г.
6 Науки о Земле. VII Международ конф. Турин. Италия. 6-7 сентября. 2006. 7. Безопасность жизнедеятельности в третьем тысячелетии: Ш Всеросс научно-практич. конф. (Челябинск, 2006 г).
| 
Вы находитесь:
