Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 42 )

У прибережній зоні моря, де внаслідок гідродинамічних умов, що різко змінилися, починається інтенсивне осадження завислих речовин. Разом з ними осідає велика кількість різних елементів, що не встигли розчинитися або вилугуватися з первинних мінералів. Зростання іонної сили води призводить до коагулювання та випадання різних колоїдів мінерального та органічного походження. На недавно створених колоїдах активно сорбуються з розчину різні мікроелементи. Вони і у річкових водах, і у трансформованих річкових - дренажно-скидових водах знаходяться у складі завислих речовин, а при потраплянні в морську воду їх концентрація у твердій фазі збільшується за рахунок утворення форм, що легко сорбуються.

У морській воді, крім завислих речовин теригенного походження, утворюються також частинки завислих речовин за рахунок коагуляції колоїдів мінерального та органічного походження. Ці завислі речовини активно адсорбують позитивно заряджені мікроелементи.

Такі загальні особливості проходження процесів формування гідрохімічної системи, які об`єднані в перший фактор. Розгляд внутрішніх кореляційних зв`язків цього фактору показує, що по відношенню до завислих речовин головні іони і СПАР, з одного боку, та Мn2+, , з іншого, розділені, оскільки мають з ними протилежні зв`язки. Це означає, що процеси коагуляції та осаду із завислими речовинами більш характерні для головних іонів та СПАР. Для нітратів та марганцю, мабуть, більше значення набуває їх біологічна акумуляція в діатомових та синьо-зелених водоростях у прибережній частині заток. Зменшення концентрацій Mn2+ та за рахунок утилізації їх водною рослинністю особливо інтенсифікується у вегетаційний період [298, 304].

Рис. 6.1.

НА ОКРЕМОМУ ФАЙЛІ

За даними коефіцієнт накопичення Мn у фітопланктоні Чорного моря може досягати 1-3,5 . 104 [305]. Зв`язок Мn2+ та у першому факторі пояснюється тим, що вони не просто беруть участь у живленні рослин, а більш того, Мn2+ бере участь у процесах асиміляції азоту рослинами, сприяє інтенсифікації фотосинтезу та утилізації СО2 рослинами.

Другий фактор. Його ознаки - фосфор та кисень, негативно пов`язані між собою (r = -0,67). Щоб правильно інтерпретувати даний фактор, необхідно розглянути зовнішні кореляційні зв`язки фосфору та кисню.

Як бачимо з схеми (рис.6.1), фосфор пов`язаний, хоча й слабо, крім кисню ще і з окислюваністю води, вмістом, концентрацією. Це означає, що йдуть процеси біогенного розкладу органічних речовин, які містять в собі фосфор та. При цьому зменшується концентрація кисню.

Таким чином, фактор можна назвати як біогенне виділення фосфору в результаті розкладу органічних речовин. На утримання фосфору регулюючий вплив здійснює перший фактор через завислі речовини, які, з одного боку, частково сорбують фосфор, а з іншого - збільшуючи мутність води, гальмують процеси фотосинтезу та насичення води киснем, а значить, і затримують розклад фосфоромісткої органіки.

Третій фактор. Включає показники-ознаки: ПО, БСК5, . Може бути інтерпретований як нітрифікація органічних речовин. Діє паралельно із іншими факторами. Описується рівнянням реакції яка протікає під дією бактерій Nitrosomonas [46].

+ OH - + 3/2 O2 = H+ + + 2H2O

Четвертий фактор характеризує лужність, , Со. Розв`язанням для його інтерпретації є аналіз зв`язків цих ознак між собою та іншими факторами. Між собою вони мають позитивні зв`язки (рис.6.1), але зв`язок та Na+ (негативний) обернений та достатньо суттєвий (r = -0,62). Це свідчить про осідання карбонатів у прибережній частині затоки. При цьому у воді знижується концентрація кобальту, що випадає в осад у важкорозчинних сполуках карбонатів. Зв`язок Со та Fe свідчить про адсорбцію його гідрокарбонатом заліза. Оскільки ці два процеси спрямовані на виведення Со з водного розчину, то фактор можна пояснити як адсорбцію кобальту під час осідання карбонатів у зоні змішування води.

П`ятий фактор об`єднує сухий залишок, залізо. Зв`язок між ними та між залізом і кобальтом (4 фактор) та через нього з дозволяє інтерпретувати цей фактор як випадіння заліза в осад у вигляді гідроокису. Пластівцевоподібна маса гідроокису заліза поступово осідає на дно, на водну рослинність, що не тільки призводить до замулювання прибережної частини заток, але й може погано відобразитися на фіто - і зоопланктоні [306].

Шостий фактор характеризує забруднення морських вод міддю і 3,4-ДХА, що використовуються як пестициди на рисових чеках. Збільшення вмісту сполук міді знижує прозорість морської води.

Сьомий фактор. Пояснюється процесами комплексоутворення Zn з гуміновими сполуками, що потрапляють з дренажно-скидовими водами та надають воді забарвлення. Із збільшенням концентрацій цих речовин зменшується вміст Zn у розчинах (обернений зв`язок, r = -0,43).

Восьмий фактор визначає вплив окислювально-відновної обстановки на формування амонійного азоту.

Дев`ятий фактор - процеси забруднення морських вод пропанідом та сатурном, що потрапляють із дренажно-скидовими водами. Антропогенний генезис цих речовин підтверджується (негативними) оберненими зв`язками з показниками хімічного складу морських вод (рис.6.1). В той же час відмічається позитивний зв`язок їх з НСО-3, який теж надходить з дренажно-скидовими водами.

Десятий фактор характеризує надходження і перетворення у морській воді пестицидів - базаграну та ялану. Переважає надходження ялану в адсорбованому завислими речовинами стані. Базагран же більше виноситься у розчиненому стані.

Таким чином, формування якості морської води у прибережній зоні заток, що досліджуються, залежить від надходження завислих та органічних, біогенних і токсичних речовин, мікроелементів дренажно-скидовими водами. Концентрації цих речовин у морському водному середовищі залежать від процесів розкладання та нітрифікації органіки, сорбції, осадження, які регулюються станом окислювально-відновних умов у прибережній частині моря. Результати факторного аналізу вказують на накопичення у прибережній частині затоки біогенних компонентів, мікроелементів та токсичних речовин. Це підтверджує наявність потенційної загрози посилення антропогенного евтрофування прибережних ділянок, особливо у місцях скидів дренажних вод і на мілководних ділянках, у північно-східній частині Джарилгацької затоки. Посилення цього негативного процесу підтверджується даними гідробіологічних досліджень, які встановили, що в цій частині Чорного моря площа “цвітіння” порівняно з 1954-1960 рр. зросла у п`ять разів [ 300 ].

Велику стурбованість викликає також накопичення у прибережній частині токсичних речовин, якими є, в першу чергу, пестициди і вміст важких металів. Пестициди і продукти їх метаболізму вважаються із-за відсутності аналогів у навколишньому середовищі одними із найнебезпечніших забруднюючих речовин. Так само небезпечне накопичення важких металів, спроможних здійснювати токсичний вплив з ефектами синергізму на живі організми, до того ж, акумулюючись у окремих ланках трофічного ланцюга, вміст деяких з них може збільшуватися до рівня небезпечного для здоров`я людини.

6.6.2. Дренажно-скидні води як головний

фактор формування ГХС

Для вивчення процесів формування хімічного складу дренажно-скидових вод були використані результати спостережень за вмістом 27 показників хімічного складу води по 19 скидах дренажних вод. Через перевищення числа показників над числом об`єктів маси вихідних даних був розділений та оброблений окремо. Таким чином, вивчення процесів формування сольового складу дренажних вод виконувався окремо, а склад забруднюючих речовин - окремо.

Факторний аналіз показав, що сольовий склад дренажно-скидових вод формується під впливом 5 груп процесів (табл.6.5, рис. 6.2).

Перший фактор характеризує вилуговування солей і ґрунтового покриву рисових чеків та змішування поливних маломінералізованих вод з ґрунтовими.

Таблиця 6.5

Результати факторного аналізу хімічного складу дренажно-скидних вод (сольовий склад)

Фактори та їх внесок, %

знаки та факторні навантаження на них

І

45,3

ІІ

17,1

ІІІ

11,2

ІV

7,3

V

6,3

Колірність

0,50

Прозорість

-0,80

Завислі речовини

0,77

рН

-0,76

О2

-0,91

БПК

0,88

ПО

0,82

Лужність

0,94

Жерсткість

0,89

Сухий залишок

0,94

Са2+

0,85

Мg2+

0,94

Cl -

0,90

0,88

0,92

Na+

0,89

Другий фактор свідчить про формування завислих речовин з великою кількістю органічних речовин, що інтенсивно поглинають розчинений у воді кисень. Фактор регулює прозорість та колірність скидових вод.

Рис. 6.2.

НА ОКРЕМОМУ ФАЙЛІ

Третій фактор - формування лужності води внаслідок окислювальних процесів, які протікають під впливом четвертого фактору, що впливає на кисневий режим. П`ятий фактор свідчить про значне надходження у водний розчин сульфатів за рахунок розкладу органічних речовин.

На рис.6.3 представлена схема формування концентрацій біогенних речовин і пестицидів у дренажно-скидових водах. Процеси формування цих речовин регулюються шістьма факторами (табл.6.6).

Перший з них вказує на поглинання завислими частинками таких високотоксичних речовин, як пропанід, сатурн, ялан. сорбуються на завислих речовинах також фосфор і. Об`єднання їх в одну групу свідчить про одне джерело надходження цих речовин - вимиванням із ґрунту рисових чеків.

Другий фактор - видалення нітратів і марганцю водною рослинністю. Подібний процес спостерігається, як уже говорилось вище, у морських водах.

Третій фактор. Процеси утворення органомінеральних комплексів з міддю. Мідь застосовується на рисових чеках як інсектициди у вигляді CuSО4. Утворені комплекси збільшують колірність скидових вод.

Четвертий фактор характеризує процеси сорбції амонійного азоту і цинку на гідратах заліза з утворенням важкорозчинних коллоідів. Всі три ознаки негативно пов`язані сорбованими завислими речовинами пестицидів, що свідчить про проникання цього процесу безпосередньо у водному середовищі, а не на поверхні ґрунту.

П`ятий фактор регулює концентрації кобальту у скидних водах. Вони залежать від величини рН, яка визначає концентрацію і наявність різних форм його стану.

Шостий фактор містить в собі ознаки - ДХА і базагран. ДХА кореляційно пов`язаний з фосфором, міддю, пропанідом, базагран - з міддю (негативний зв`язок). Це свідчить про розчинення даних пестицидів у воді і надходження їх переважно в розчиненому стані в море, що являє собою велику загрозу для водних організмів.