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
Гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия

Диссертационная работа:

Томберг Ирина Викторовна. Трансформация химического состава речных вод в зоне смешения с озерными : на примере главных притоков Байкала : диссертация ... кандидата географических наук : 25.00.27 / Томберг Ирина Викторовна; [Место защиты: Ин-т географии им. В.Б. Сочавы СО РАН].- Иркутск, 2008.- 150 с.: ил. РГБ ОД, 61 08-11/70

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Обозначения и сокращения 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА
ВОДОСБОРНОЙ ТЕРРИТОРИИ
12

  1. Рельеф и геологическое строение 12

  2. Почвы и растительность 14

  3. Климатические условия 16

  4. Поверхностные воды 19

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 22

  1. Дельтар. Селенги 22

  2. Селенгинское мелководье 23

2.3.баргузинскийзалив 24

2.4. АНГАРО-КИЧЕРСКОЕ МЕЛКОВОДЬЕ 25

  1. Хранение и подготовка проб к анализу, методы анализа 27

  2. Контроль качества полученного материала 30

ГЛАВА 3. ТРАНСФОРМАЦИЯ КОМПОНЕНТОВ РЕЧНОГО СТОКА В
УСТЬЕВОЙ ОБЛАСТИ РЕК (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
34

  1. Устьевые области рек 34

  2. Процессы в барьерной зоне «река-море» 35

  1. Динамика главных ионов 38

  2. Трансформация биогенных элементов 40

  3. Динамика органических веществ 42

  4. Трансформация взвешенных веи^еств 44

3.3. Гидрологические и гидрофизические процессы в приустьевых
областях главных притоков оз. Байкал 45

ГЛАВА 4. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ СЕЛЕНГИНСКИХ ВОД И ЕГО
ИЗМЕНЕНИЯ В ПРЕДЕЛАХ ДЕЛЬТЫ
51

  1. Химический состав вод р. Селенги до поступления в дельту 51

  2. Изменение химического состава воды р. Селенги при прохождении через дельту 54

  1. Концентрации главных ионов и их сумма 54

  2. Биогенные элементы и органическое вещество 58

4.1.2. Сток химических компонентов с водами р. Селенгой 67

ГЛАВА 5. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ В ЗОНЕ СМЕШЕНИЯ ВОД Р.
СЕЛЕНГИ И ОЗ. БАЙКАЛ
72

  1. Характеристика зоны смешения на Селенгинском мелководье .... 72

  2. Изменение химического состава в зоне смешения вод р. Селенги и оз.Байкал 82

  1. Пространственная и временная динамика концентраций главных ионов 82

  2. Изменение концентраций взвешенных веществ 85

  3. Изменение концентраций биогенных элементов и органических веществ 86

ГЛАВА 6. ТРАНСФОРМАЦИЯ И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ХИМИЧЕСКИХ
КОМПОНЕНТОВ РЕЧНОГО СТОКА В БАРГУЗИНСКОМ ЗАЛИВЕ И
НА АНГАРО-КИЧЕРСКОМ МЕЛКОВОДЬЕ
102

  1. Химический состав вод р. Баргузин в современный период 102

  2. Изменение химического состава вод р. Баргузин в приустьевой области Баргузинского залива 103

  3. Химический состав вод р. Верхняя Ангара в современный период 116

  4. Изменение химического состава вод р. Верхняя Ангара на акватории Ангаро-Кичерского мелководья 117

ВЫВОДЫ 128

ЛИТЕРАТУРА 130

Обозначения и сокращения

ЛИН СО РАН - Лимнологический институт Сибирского отделения

Российской академии наук

БИП СО РАН - Байкальский институт природопользования Сибирского

отделения Российской академии наук

р. - река

прот. - протока

оз. - озеро

м. — мыс

пос. - поселок

с. - село

NO3" - нитраты

NO2"-нитриты

NH4+ - ион аммония

Р043" - фосфаты

Рмин. - минеральный фосфор

Рорг. — органический фосфор

Р- фосфор

N - азот

Si — кремний

НСОз" - гидрокарбонат-ион

SO4 - сульфат-ион

СГ - хлорид ион

Са — ион кальция

Mg +— ион магния

Na+— ион натрия

К+ — ион калия

рН - логарифм концентрации ионов водорода (реакция среды)

БПК5 - биологическое потребление кислорода

БПКго-биологическое потребление кислорода в течение двадцати суток

ОВ — органическое вещество

РОВ — растворимое органическое вещество

ВОВ - взвешенное органическое вещество

ПП - первичная продукция

БО - бихроматная окисляемость

ПО — перманганатная окисляемость

02 - кислород

Р Д - руководяпщй документ

ИСО - международный стандарт, утвержденный международной

организацией по стандартизации

Ri - ошибка ионного баланса

R2 - ошибка сравнения рассчитанной и измеренной удельной

электропроводности

ЕС -удельная электропроводность

Wp , Wos - объемы речных и озерных вод, участвующих в смешении.

Введение к работе:

Актуальность работы. Байкал является крупнейшим резервуаром и источником чистых пресных вод (23 тыс. км ). Его воды отличаются низкой минерализацией и высоким качеством, что предопределяет их стратегическое значение как источника питьевой воды не только для России, но и для мирового сообщества.

Водные массы открытого озера имеют постоянный ионный состав (Верещагин, 1947; Вотинцев, 1961; Грачев и др., 200% растворенные вещества, поступающие с речным стоком, из атмосферы и донных осадков активно трансформируются в результате внутриводоемных процессов. При этом важную роль в формировании качества воды и в функционировании экосистемы озера играет центральная глубоководная зона Байкала (Домышева, 2001), которая занимает до 93 % от его акватории. Придельтовые и приустьевые мелководья озера, куда впадают главные притоки, занимают небольшую площадь, но отличаются наиболее высокой продуктивностью. До настоящего времени гидрохимические исследования традиционно проводились или на акватории открытого Байкала или на его притоках (Вотинцев и др., 1963, 1964, 1965; Шимараев, 1971; Богданов, 1978; Тарасова, 1992; Поповская, 1986; Сороковикова и др., 2000, 2001). Вопрос же о процессах, происходящих в зоне смешения речных и озерных вод, остается недостаточно изученным. Тогда как именно эти зоны характеризуются наиболее высокой интенсивностью физических, химических и биологических процессов, что убедительно показано на примере барьера «река - море» (Liss, 1976; Лисицын, 1974, 1994; Емельянов, 1998; Гордеев, 2004; Лопатин и др., 2000). Установлено, что в узкой устьевой области рек происходит механическая дифференциация и осаждение взвешенного вещества, изменение содержания и состава растворенных веществ речного стока и формирование вод с новыми физико-химическими и биологическими показателями (Артемьев, 1993; Gordeev, 2000; Ragueneau et al., 2002 et al.).

Изучению процессов в зонах смешения пресных озерных и речных вод, при относительно небольшом различии концентраций химических компонентов, до настоящего времени не уделялось должного внимания. Исследования в данном направлении позволят получить новые данные о формировании химического состава вод пресных водоемов, определить роль устьевых областей в функционировании и самоочищении озерных экосистем.

Цель lL~.\--rj. настоящей работы заключается в изучении пространственного распределения и временной динамики компонентов химического состава воды в устьевых областях рек, а также в определении роли зоны смешения в трансформации химических ингредиентов речного стока и формировании состава вод оз. Байкал.

Для ее достижения были поставлены следующие задачи:

  1. изучить сезонную и межгодовую динамику содержания химических компонентов в водах рек Селенга, Баргузин, Верхняя Ангара, в зоне смешения речных и озерных вод, а также в прилегающих районах открытого Байкала;

  2. по изменению концентраций компонентов-трассеров выделить зону смешения и исследовать влияние метеорологических, гидрологических и гидрофизических факторов на её пространственную динамику;

  3. выявить роль биологических процессов в изменении содержания растворенных биогенных элементов и органических веществ в речной воде и в зоне ее смешения с озерной;

  4. выделить зону наиболее активного преобразования химического состава речного стока в устьевых областях главных притоков оз. Байкал.

Защищаемые научные положения:

1. Временная динамика и пространственные изменения концентраций химических компонентов в водах дельтовых проток обусловлены величиной водного стока и интенсивностью гидробиологических процессов. В дельте р.

Селенги в биологический круговорот вовлекается от 10 до 70 % биогенных элементов речного стока.

  1. Содержание главных ионов в зоне смешения определяется соотношением объемов взаимодействующих речных и озерных вод. Изменение концентраций компонентов ионного состава до байкальских значений завершается в основном на расстоянии 3-4 км от места впадения рек.

  2. Данные о пространственном распределении концентраций биогенных элементов и органических веществ позволяют оценить роль биологических процессов в трансформации химического состава речных вод в зоне смешения. До 60 % минерального азота и до 80 % минерального фосфора вовлекается здесь во внутриводоемный биологический круговорот.

Научная новизна:

  1. впервые выполнен полный химический анализ вод одновременно восьми основных проток дельты р. Селенги, придельтового пространства и открытого Байкала в различные сезоны года;

  2. выявлены особенности пространственного распределения и сезонной динамики взвешенных и растворенных веществ речного стока в устьевых областях трех главных притоков Байкала — Селенги, Баргузина и Верхней Ангары;

  3. предложено использование гидрохимических характеристик (сумма ионов, концентрация сульфатов) для идентификации речных вод и в качестве трассеров водообменных процессов в зонах смешения;

  4. показано, что изменение концентраций главных ионов в приустьевоых районах Байкала определяется смешением различающихся по составу водных масс, а динамика концентраций биогенных элементов и органических веществ обусловлена сезонными и межгодовыми изменениями их стока в озеро, активностью гидрофизических и биологических процессов в зоне смешения;

  1. получены количественные оценки вовлечения биогенных элементов речного стока в биологический круговорот в устьевой области;

  2. установлено, что основные преобразования химического состава речных вод происходят на расстоянии, не превьппающем 3-4 км от места впадения рек в Байкал.

Практическая значимость. Основные результаты работы могут быть использованы при проведении мониторинга состояния вод озера Байкал. Выявленные закономерности процессов трансформации химического состава речных вод в системе «река — зона смешения — пелагиаль озера» позволяют прогнозировать изменение качества воды в периферической части озера под влиянием хозяйственной деятельности на водосборной территории, что весьма актуально в условиях интенсивного развития Байкальской природной территории как туристическо-рекреационного района. Данные натурных наблюдений, полученные в ходе выполнения работы, могут служить исходными параметрами при моделировании процессов переноса вещества и энергии в экосистеме озера. Результаты исследования будут востребованы при изучении продукционно-деструкционньїх процессов в активных контактных зонах и водообменных процессов в озере.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на российских и международных конференциях и совещаниях: Третья и четвертая Верещагинские Байкальские конференции (Иркутск, 2000, 2005); «Водные ресурсы Байкальского региона: проблемы формирования и использования на рубеже тысячелетий» (Иркутск, 1998); «Закон РФ «Об охране озера Байкал» как фактор устойчивого развития Байкальского региона» (Иркутск, 1998); «Аэрозоли Сибири». X Рабочая группа (Томск, 2003); «Научные основы сохранения водосборных бассейнов: междисциплинарные подходы к управлению природными ресурсами» (Улан-Удэ - Улан-Батор, 2004); «Биология микроорганизмов и их научно-практическое использование» (Иркутск, 2004); «Фундаментальные проблемы

/

изучения и использования воды и водных ресурсов» (Иркутск, 2005); «Основные факторы и закономерности формирования дельт и их роль в функционировании водно — болотных экосистем в различных ландшафтных зонах» (Улан-Удэ, 2005); «Проблемы устойчивого функционирования водных и наземных экосистем» (Ростов-на Дону, 2006); «Водные ресурсы и проблемы водопользования в Центральной Азии и на Кавказе» (Барнаул, 2007); III Международная научная конференция «Озерные экосистемы: биологические процессы, антропогенная трансформация, качество воды» (Нарочь - Минск, 2007); Международная научная конференция «Экологические проблемы бассейнов крупных рек-4» (Тольятти, 2008).

Диссертант участвовал в пяти международных интеркалибрациях по контролю качества анализа "искусственных поверхностных вод" под эгидой международной программы "Сеть станций кислотных выпадений в Юго-Восточной Азии" (EANET).

Публикации и личный вклад автора. По теме диссертации опубликовано 15 работ. Российским агентством по патентам зарегистрирована база данных «Гидрохимическая характеристика р. Селенги, ее дельты и Селенгинского мелководья оз. Байкал» (свидетельство № 2005620248 от 29.09.2005 г.).

Работа выполнена в Лимнологическом институте СО РАН в рамках НИР СО РАН: «Поступление и динамика вещества в водной толще, ледовом покрове и на границе раздела вода-атмосфера в условиях глобального изменения климата»; «Разработка, интеркалибрация и внедрение новых методов физико-химического и биологического мониторинга», интеграционных проектов РАН и СО РАН «Исследование биологических сообществ барьерных зон, обеспечивающих формирование чистых вод Байкала и ограничивающих проникновение чужеродных видов» и «Анализ и моделирование трансформации вещества в системе «река Селенга — дельта -оз. Байкал».

Автор участвовала в отборе и химическом анализе проб воды, а также в обработке и интерпретации полученных данных, подготовке публикаций. Участвовала в решении комплексных задач междисциплинарного характера, что отражено в совместных публикациях коллектива авторов.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации - 150 страниц, в том числе, рисунков - 60, таблиц - 14, библиографический список из 203 наименований (21 страница).

Автор выражает глубокую благодарность к.г.н. Л.М. Сороковиковой за научное руководство и поддержку, д.г.н. Т.В. Ходжер, д.б.н. Т.И. Земской, чл.- корр. РАН А.К. Тулохонову, к.г.н. В.Н. Синюковичу, д.б.н. Г.И. Поповской, д.г.н. И.Б. Мизандронцеву, к.т.н. Л.П. Голобоковой, д. ф-м. н. П.П. Шерстянкину, В.Г. Иванову, сотрудникам лаборатории гидрохимии и химии атмосферы ЛИН СО РАН за просмотр рукописи, предоставление данных для анализа и помощь в проведении исследований.

Подобные работы
Нецветаева Ольга Григорьевна
Формирование химического состава вод притоков Южного Байкала в современный период
Пирумова Елена Ивановна
Особенности пространственно-временных изменений минерализации и компонентов солевого состава воды р. Дон в нижнем течении
Светличная Ирина Анатольевна
Формирование и предвычисление притока ливневых вод на малых водосборах лесостепной и степной зон Украины и Молдавии (по материалам экспериментальных исследований и воднобалансовых станций). Приложение
Ефимова Людмила Евгеньевна
Особенности формирования солевого состава и распределения биогенных элементов в зоне смешения речных и морских вод в Белом море
Долинина Ирина Александровна
Техногенная трансформация состава подземных вод полигонов твердых бытовых и промышленных отходов Среднего Урала
Больбух Татьяна Владимировна
Распределение и природно-антропогенная трансформация химического состава поверхностных вод в бассейне реки Катунь : Горный Алтай
Даувальтер Маргарита Васильевна
Формирование химического состава природных вод в зоне влияния горно-металлургического комбината "Североникель"
Юрташкина Людмила Владимировна
Исследование состава и свойств карьерных вод разрезов Кузбасса для оценки их утилизируемости
Луценко Татьяна Николаевна
Состав и свойства растворенного органического вещества лизиметрических вод горно-лесных почв Южного Сихотэ-Алиня
Курамшина Римма Мансуровна
Геоэкологическая характеристика подземных вод зоны активного водообмена Закамья Татарстана

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