Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Географические науки
Географическая экология

Диссертационная работа:

Колесникова Евгения Владимировна. Развитие теории и методов оценки загрязнения речных вод : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.36 / Колесникова Евгения Владимировна; [Место защиты: Рос. гос. гидрометеорол. ун-т (РГГМУ)]. - Санкт-Петербург, 2008. - 188 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-11/41

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Сокращения 5

Введение 6

1 Анализ и применение методов оценки загрязнения водных объектов по гидрохимическим показателям 10

2 Объекты исследования 27

2.1 Обоснование выбора объектов исследования 27

2.2 Физико-географическая характеристика района исследования 28

2.2.1 Географическое положение 28

2.2.2 Рельеф и грунт 29

2.2.3 Почвенный покров и растительность 29

2.2.4 Климатические условия 30

2.3 Хозяйственная освоенность района исследования и влияние антропогенной деятельности в районе на загрязнение рек тяжёлыми металлами 31

2.4 Гидрохимическая и санитарная характеристика бассейнов рек Охта и Великая 33

2.5 Гидрологическая характеристика рек Охта и Великая 35

2.6 Подземные воды 37

3 Характеристика исходных данных 39

3.1 Гидрохимические данные 39

3.2 Гидрологические данные 43

4 Анализ влияния учёта водности рек на точность расчёта среднегодовых значений концентраций загрязняющих веществ 51

4.1 Анализ проблемы оценки среднегодовых концентраций загрязняющих веществ 51

4.2 Предлагаемая методика оценки влияния учёта водности рек на точность расчёта среднегодовых значений концентраций загрязняющих веществ 55

4.3 Анализ погрешностей оценок среднегодовых концентраций за счёт неучёта водности по рекам Охта и Великая 58

4.4 Заключение и выводы 72

4.5 Рекомендации по снижению погрешностей расчёта среднегодовых концентраций без учёта водности, при отсутствии измеренных расходов воды 74

5 Анализ влияния числа измерений концентраций загрязняющих веществ в год на точность определения их среднегодовых концентраций в реках 76

5.1 Постановка задачи 76

5.2 Методика оценки влияния частоты измерений на расчёт средних годовых концентраций 88

5.3 Оценка изменений погрешностей определения средних годовых концентраций при уменьшении числа наблюдений 92

5.4 Анализ погрешностей определения средних годовых концентраций в отдельные годы 94

5.5 Анализ обобщенного ряда погрешностей определения средних годовых концентраций при уменьшении числа измерений в год 99

5.6 Анализ влияния числа измерений в год на относительные погрешности расчёта среднегодовых концентраций тяжёлых металлов за счёт неучёта водности 109

5.7 Заключение и выводы 113

5.8 Рекомендации по снижению методической погрешности расчёта среднегодовых концентрации при меняющемся от года к году числе измерений 115

6 Гидрохимический баланс низовья р. Охта 116

6.1 Постановка задачи 116

6.2 Баланс тяжёлых металлов в низовье р. Охта 117

6.3 Характеристика составляющих баланса тяжёлых металлов для исследуемого участка р. Охта 118

6.3.1 Поступление тяжёлых металлов через верхний замыкающий створ 118

6.3.2 Сбросы тяжёлых металлов в пределах расчётного участка из всех источников загрязнения 124

6.3.3 Отток тяжёлых металлов через замыкающий створ 134

6.3.4 Невязка, отражающая суммарное воздействие погрешностей измерений и неучтённых источников тяжёлых металлов 137

6.4 Результаты расчёта баланса тяжёлых металлов в низовье р. Охта 138

6.5 Выводы 147

6.6 Рекомендации для более точного расчёта гидрохимического баланса ТМ в реках, подверженных высокой антропогенной нагрузке 148

Выводы 150

Список использованных источников 152

ПРИЛОЖЕНИЯ 164

ПРИЛОЖЕНИЕ А 164

Среднемноголетние концентрации тяжёлых металлов, рассчитанные как среднеарифметические и как средневзвешенные по водности 164

ПРИЛОЖЕНИЕ Б 177

Расчёт погрешностей определения средних многолетних значений средних годовых концентраций за счёт неучёта водности 177

ПРИЛОЖЕНИЕ В 178

Числовые характеристики многолетних значений концентраций тяжёлых металлов 178

ПРИЛОЖЕНИЕ Г 180

Числовые характеристики погрешностей расчёта средних годовых концентраций с учётом и без учёта водности, р. Охта - устье 180

ПРИЛОЖЕНИЕ Д 184

Результаты расчётов средних годовых концентраций ТМ по каждому металлу и эталонному году по методике оценки влияния числа измерений на расчёт средней годовой концентрации 184

ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 187

Оценка числовых характеристик погрешностей (А и S) вычисления среднегодовых концентраций при четырёх измерениях в год по разным эталонным годам 187 

Введение к работе:

Актуальность темы. Одним из ведущих направлений геоэкологии является изучение влияния антропогенных воздействий на природную среду и её компоненты. В большой степени это влияние сказывается на водных ресурсах, особенно в изменении их качественных характеристик вследствие загрязнения сточными водами и непосредственным поступлением загрязняющих веществ в русла рек и водоёмов с территорий водосборных бассейнов.

Геоэкологические исследования по определению антропогенного влияния на качественные характеристики вод рек и озёр во многом опираются на имеющиеся ряды данных гидрохимических наблюдений. До 1989 г. эти данные, в том числе данные первичных наблюдений публиковались в полном объёме в ежегодниках. С 1990 г. публикуются лишь сведения о средних годовых концентрациях загрязняющих веществ, рассчитанные по данным первичных наблюдений. Именно эта информация используется в настоящее время как для характеристики экологического состояния рек и водоёмов, так и для оценки динамики развития процессов их загрязнения во времени.

Однако в последнее время выявился целый ряд фактов, которые ставят под сомнение надёжность и репрезентативность данных о средних годовых концентрациях загрязняющих веществ в реках. Так например, на основе анализа изменений средних годовых концентраций биогенных веществ по длине р. Невы были получены противоречивые результаты об изменении стока этих загрязняющих веществ по длине реки. Как было установлено, наибольшие значения стока биогенных веществ в Неве наблюдаются в её среднем течении при входе в г. Санкт-Петербург. По многолетним данным, вниз по течению, в пределах городской черты, поток биогенных веществ резко уменьшается на 30 - 40% (Торо-пова, 2007). «Очищающую» способность города не удалось объяснить ни физическими, ни биохимическими процессами.

В связи с этим возникла необходимость в проверке и уточнении методики оценки средних годовых концентраций загрязняющих веществ, и в частности, её соответствии особенностям данных гидрохимических наблюдений. Актуальность этой проблемы определяется тем, что от её решения во многом зависит обоснованность выводов и прогнозов относительно экологического состояния рек и водоёмов. Именно это определило направление и содержание данной работы.

Цель работы заключается в усовершенствовании методов оценки загрязнения речных вод на основе учёта особенностей геоэкологической информации.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи:

  1. Анализ современных методов оценки антропогенного влияния на речные экосистемы по литературным источникам.

  2. Анализ особенностей геоэкологической информации на примере временных рядов гидрохимических наблюдений на реках.

  3. Разработка теоретических основ учёта водности при оценке степени загрязнения речных вод при наличии и отсутствии наблюдений за расходами воды.

  4. Разработка и апробация методики оценки влияния учёта водности рек на точность определения их средней годовой концентрации.

  5. Разработка и апробация методики оценки влияния числа измерений концентраций загрязняющих веществ в год на точность определения их средней годовой концентрации.

  6. Разработка комплекса приёмов оценки гидрохимического баланса на участке реки в условиях высокой антропогенной нагрузки как интегрального метода контроля гидрохимической информации.

Методы исследования и исходные материалы. Данные для анализа были получены численными методами на основе статистической обработки исходной информации. При анализе использовался метод территориальных обобщений и метод гидрологической аналогии.

В работе используются данные наблюдений по рекам Охта и Великая за концентрациями тяжёлых металлов: меди (Си ), марганца (Мп ), свинца (РЬ ), ртути (Hg ), хрома общего (Сгобщ), никеля (Ni ) и железа общего (Fo6n,). Данные предоставлены Северо-Западным межрегиональным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (СЗУГМС), Санитарно-эпидемиологической станции Красногвардейского района (СЭС), ОАО НИИ «Химволокно» и ОАО «Пластполимер». Также в работе использовались данные Невско-Ладожского бассейнового водного управления (НЛБВУ) и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" о годовых сбросах тяжёлых металлов со сточными водами промышленных предприятий в бассейн р. Охты. Кроме того, в работе были использованы данные о водности рек: Охта, Великая, Нева и Сестра.

Научная новизна исследований заключается в том, что:

1. На основе разработанной методики впервые показано, что неучёт водности рек при отборе проб для химического анализа приводит к большим погрешностям при оценке средних годовых концентраций загрязняющих веществ, сопоставимых в ряде случаев со значениями ПДК, что существенно влияет на результаты оценки загрязнения речных вод.

  1. Впервые предложена методика по учёту водности при расчётах средних годовых концентраций загрязняющих веществ для случая отсутствия наблюдений за расходами воды на данном пункте.

  2. Доказано, что изменение числа проб для химического анализа в различные годы существенно влияет на результаты расчётов средних годовых концентраций загрязняющих веществ. При этом возможные погрешности за счёт уменьшения числа проб могут превышать значения ПДК рассматриваемых элементов.

  3. Впервые выполнен расчёт и анализ гидрохимического баланса для низовья р. Охты.

В ходе работы над диссертацией были сформулированы и обоснованы следующие основные положения, которые выносятся на защиту:

  1. Методика и результаты оценки влияния учёта водности рек на точность расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ.

  2. Методика и результаты оценки влияния количества проб воды для химического анализа в год и их внутригодового распределения на точность определения средних годовых концентраций загрязняющих веществ.

  3. Методика и рекомендации по минимизации погрешностей расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках, возникающих при неучёте водности и неоднородности рядов наблюдений по числу измерений в год.

  4. Комплекс приёмов и результаты оценки баланса тяжёлых металлов в низовье р. Охты.

Практическое значение полученных результатов. Разработанные методики позволяют оценить погрешности расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках, возникающих при использовании принятых методов: без учёта водности во время отбора проб и при разном количестве измерений в год.

Рекомендации, приведённые в работе, позволяют снизить методические погрешности при обработке геоэкологической информации. Так, разработана методика по учёту водности при расчётах средних годовых концентраций загрязняющих веществ при отсутствии наблюдений за расходами воды на данной реке. Кроме того, разработаны рекомендации по учёту неоднородности рядов наблюдений по числу измерений концентраций загрязняющих веществ в год при оценке динамики загрязнения рек во времени.

Впервые рассчитан баланс тяжёлых металлов на участке р. Охты в черте г. Санкт-Петербурга. Оценён вынос тяжёлых металлов р. Охтой в р. Неву.

Апробация работы. Все положения и результаты исследований неоднократно докладывались и обсуждались на итоговых сессиях учёного совета РГГМУ (2004, 2005, 2006), на Международных научных конференциях: «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (1999, 2005, 2006), на Санкт-Петербургской Ассамблее молодых учёных и специалистов (2002, 2004), на VI Всероссийском гидрологическом съезде (2004), на научно-практической конференции «Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей» (2005), на VIII Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (2007), на Научной сессии, посвященной 90-летию кафедры гидрологии суши СПбГУ (2008) и других. Кроме того, основные положения диссертации были доложены на научной конференции в Национальном автономном университете Мексики (НАУМ), институте Географии (2006) и на научном семинаре в НАУМ в институте Геологии (2007).

По теме диссертации были получены Гранты «Санкт-Петербургского конкурса грантов для студентов, аспирантов, молодых учёных и специалистов» (1995,1998, 2000, 2001, 2002 и 2004). Также основные положения работы были представлены в гранте Министерства образования и науки Российской федерации по аналитической и ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы». Проект: «Научно-методическое обеспечение научного и образовательного сотрудничества с национальным автономным университетом Мексики по направлению «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон и управление качеством городской среды». 2006-2008. РГГМУ ФП №2392 Мексика.

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 статьях и 17 тезисах докладов. Всего по теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 1 статья в журнале из списка ВАК.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, изложена на 143 страницах, включает 34 рисунка и 28 таблиц. Список использованных источников включает 115 наименований.

Подобные работы
Михалевская-Целуйко Вера Сергеевна
Оценка загрязнения воды рек бассейна Верхней Оки на урбанизированных территориях : На примере Калужской области
Копосов Сергей Евгеньевич
Геоэкологическая оценка техногенного загрязнения подземных вод в карстовых районах и обоснование защитных мероприятий
Шаповалов Андрей Евгеньевич
Медико-географическая оценка влияния загрязнения питьевых подземных вод на здоровье населения : на примере Смоленской области
Цао Хао-Вэй
Региональная оценка ресурсов подземных вод и их защищенности от загрязнения на Равнине Пинг-Тонг, Тайвань
Степанова Нонна Юрьевна
Защита подземных вод от загрязнения в районах захоронения радиоактивных отходов
Симонова Наталья Леонидовна
Комплексный анализ формирования и прогноз загрязнения речных вод в бассейне Средней и Нижней Оби
Шильникова Татьяна Леонидовна
Защита малых перемерзающих рек с паводковым режимом стока от загрязнения сточными водами
Рылеева Евгения Михайловна
Снижение уровня загрязнения подземных вод горнопромышленного региона на основе сорбционной очистки промышленных стоков от тяжелых металлов
Каримова Ольга Алиевна
Пресные подземные воды района Кавказских Минеральных Вод и их защищенность от загрязнения
Адам Александр Мартынович
Теория и методы обеспечения экологической безопасности технологических объектов и территорий в целях устойчивого природопользования на примере Западной Сибири

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net