Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Физика / Статьи / АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ
ВНИМАНИЮ ВСЕХ УЧИТЕЛЕЙ: согласно Федеральному закону № 313-ФЗ все педагоги должны пройти обучение навыкам оказания первой помощи.

Дистанционный курс "Оказание первой помощи детям и взрослым" от проекта "Инфоурок" даёт Вам возможность привести свои знания в соответствие с требованиями закона и получить удостоверение о повышении квалификации установленного образца (180 часов). Начало обучения новой группы: 24 мая.

Подать заявку на курс
  • Физика

АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ

библиотека
материалов


АКТУАЛЬНОСТЬ ИЗУЧЕНИЕ ПРИРОДНЫХ ВОД ЮЖНОГО ПРИАРАЛЬЯ


А.Жумамуратов, И.М.Сдыков,

Нукусский государственный пединститут им.Ажинияза



Природные воды являются самым мобильным источником информации, их химический состав содержит информацию как о процессах недавнего прошлого, так и о процессах, происшедших за геологические эпохи.

Поэтому изучение элементного состава природных вод всегда находится под пристальным вниманием исследователей, является актуальной задачей и позволяет решать важнейшие геохимические, гидрохимические и, наконец, экологические задачи.

Усыхание Аральского моря привело к значительному гидрохимическому изменению состояния как поверхностных, так и подпочвенных вод Каракалпакии. Данное время исследование состояния природных вод зоны Приаралья является одной из важнейших задач современности, поскольку экстремальная катастрофическая экологическая ситуация региона непосредственно связана с изменением движения, химического состава, температуры и другие физико-химических и биологических свойств природных вод.

Вопросы водообеспечения отдельных регионов и питьевые качества воды в зоне Приаралья достаточно подробно изучены исследователями Каракалпакии [1-3]. В этих работах показано, что под воздействием негативных антропогенных факторов в регионе произошло снижение иммунитета у населения, в результате чего широкое распространение получили анемии, туберкулез, болезни желудочно-кишечного тракта, почек и т.д. Подчеркивается, что развитие этих болезней связано с употреблением малопригодной воды. Зафиксированы данные о высокой детской смертности по сравнению как со странами СНГ, так и в сравнении со средними данными по Республике Узбекистан.

Поэтому мы перед собой поставили задачу изучения элементного состава природных вод Каракалпакии и попытались на основе этих данных проследить пути возможного их рассеивания и накопления.

Вопросы подготовки водных проб к активационному анализу обсуждены в работах [4, 5], где дается ряд рекомендаций по предотвращению потери химических элементов при длительном хранении в различных сосудах (кварц, стекло, полиэтилен и т.д.), выпариванию до состояний сухого остатка. Поэтому, учитывая эти рекомендации, мы отбор проб воды производили только в стеклянной посуде (сорбция отдельных химических элементов не более 20%), перед отбором дважды споласкивали вымытые сосуды дистиллированной водой, а затем наполняли их водой, предназначенной для анализа. Выпаривание проводили на песчаной бане при температуре не выше 70-80 0С.

Методом инструментального нейтронно-активационного анализа (ИНАА) было исследовано содержание и распределение химических элементов в речных и коллекторных вод Каракалпакии. В качестве источника нейтронов использовался ядерный реактор ВВР-СМ ИЯФ АН РУз с потоком нейтронов 51013 нейт./см2 сек. Гамма-спектр облученных проб измеряли на установке с использованием полупроводникового Ge(Li)-детектора объемом 100 см3, с энергетическим разрешением 3,5 кэВ по -линии 1332 кэВ 60Co в сочетании с персональным компьютером типа IBM-PC-386. Содержание элементов было определено относительным методом.

Результаты активационного анализа речной воды Амударьи, отобранной летом 2003 г ниже Тахяташского моста и коллекторной воды, отобранной в мае месяце 2003 года в центральном коллекторе Канлыкульского района приводятся в табл. 1 и на рис. 1

Простое сравнение состава речных и коллекторных вод между собой показывает, что состав коллекторных вод от 0,5 до 50 раз обогащен различными химическими элементами.


hello_html_m6c0502ee.gif


Рис.1.Сравнительная характеристика речных и коллекторных вод

Южного Приаралья.

Известно, что элементный состав речных вод Амударьи формируется в различных физико-географических, геологических и гидрогеологических условиях, начиная с Памира до Аральского моря. В последние годы в русло река Амударьи сбрасывают коллекторные воды различной минерализации, тем самым, обогащая состав речных вод не только солями химических элементов, но и пестицидами [6].

Видно, что химический состав речной воды, относительно постоянен, в отличие от подземных и коллекторных вод.

При взаимодействии речных вод с почвами, в зависимости от количества и скорости движения воды, интенсивность растворения и выщелачивания ионов химических элементов увеличиваются. Здесь первостепенное значение имеет химическое состоянии почв и содержание самих химических элементов. Интенсивность испарения, естественно, увеличивает степень минерализации не только почвы, но и природной воды.

В нашем случае видим, что каждый химический элемент, в соответствии со своими физико-химическими свойствами, выносится из почвы подпочвенными растворами по разному и по-видимому, его содержание в воде определяется современным экологическим состоянием региона. Сильное засоление почв и вследствие этого создание щелочной среды, приводит к определенным условиям растворения одних химических элементов, а для других создает переход к образованию нерастворимых соединений. Данные процессы в условиях аридной зоны, по нашим наблюдениям, являются повсеместными.

Отношение Скр характеризует степень выноса или обогащение коллекторных вод отдельными химическими элементами. (Ср - содержание элементов в речной воде, Ск - содержание элемента в коллекторной воде - вынос элементов грунтовыми водами). Одновременно был подсчитан коэффициент обогащения, который определяется отношением [7].


hello_html_478fac7a.gif


где (Сх и Соп)обр. - содержание сравнительного и опорного элемента в исследуемой объекте, (Сх и Сsc)з.к - содержание исследуемого и опорного (Sc) элемента в земной коре (кларки элементов). В качестве опорного элемента можно использовать Al, Fe, Sc и т.д. Эти элементы, их почвенное происхождения и их кларки достаточно надежно установлены. В нашем случае отношение Скр и КО могут быть использовано для объяснения процессов, происходящих в природных водах. При КОhello_html_c92eea7.gif1 имеем дело с элементами, которые по происхождению относятся к почвенной или литогенной пыли, а при КОhello_html_732b4821.gif1 присутствие элемента в водах вызвано антропогенными или геохимическими аномальными источниками (либо месторождения, либо загрязнения).








Таблица 1.

Содержание химических элементов в водных пробах из р. Амударьи и

коллекторных вод, мкг/л, *мг/л.

Элемент

р. Амударья

КО. Вода

р. Амударьи

Коллекторная вода


КО.Коллекторная вода

Ск.р.

Na*

80

0,016

600

0,005

7,5

K*

90

0,018

400

0,005

4,4

Sc

2,0

0,0004

5,0

0,00032

2,5

Cr

9,0

0,054

20

-

2,2

Fe*

400,0

0,05

1000,0

0,48

2,5

Co

0,8

0,22

40

4,44

50

Zn

40,0

2,4

700

16,66

17,5

As

2,0

5,9

40,0

47,6

20

Se

0,9

90,0

30,0

1200

33,3

Rb

6

0,2

40

0,53

6,7

Mo

4

18,2

50

90,9

12,5

Cd

0,8

30,8

30,0

461,5

3,8

La

4,0

0,69

50,0

3,4

12,5

Ag

0,2

14,3

3,0

8,6

15

Sb

2,0

20,0

60,0

240

15

Cs

0,03

4,05

0,4

0,22

13,3

Ba

50

0,38

600

1,85

12

Hf

0,06

0,30

0,10

0,20

1,7

W

0,8

2,22

6,0

5,23

7,5

Au

0,06

6,98

0,3

139,5

50

Hg

0,8

47,0

2,0

48,2

2,5

Ce

4,0

0,29

6

0,17

1,5

Eu

0,02

0,08

0,7

1,08

35

Sm

0,3

0,19

0,4

0,10

1,3

Yb

0,2

2,0

0,4

2,42

2

Br

8,0

19,0

4,0

3,80

0,5

Th

0,07

0,279

0,3

0,46

4,2

U

0,7

0,6

2,0

1,6

2,9


Общеизвестно, что минерализация (в нашим случае в речной воде - 3 г/л, а в коллекторной воде – 19 г/л) природных вод взаимосвязана с растворимостью солей. В пресных водах 30-60% состава минеральных солей определяет окись кремния, карбонаты и бикарбонаты Са, Mg, Na. В умеренно-соленых водах увеличивается концентрация сульфатов и ионов хлора и натрия, в рассолах - хлоридов натрия, кальция и магния.

Рассмотрим изменение КО и отношение Скр для отдельных элементов (см. табл.1).

Натрий и калий. Содержание элементов соответственно составило 80 и 600мг/л. Отношение Скр составило 12 и 4.4, т.е. коллекторные воды обогащены этими элементами. Натрий и калий являются доминирующими элементами в природных водах и путем выщелачивания легко выносятся из почвы. Коэффициент обогащения соответственно составил для Na и K в речных и коллекторных водах 0.02 и 0.05, что значительно меньше единицы и, по-видимому, по происхождению относится к литогенной. Высокие концентрации Na и К в речной воде Амударьи связаны с загрязнением вод этими элементами за счет сброса коллекторно-дренажных вод в русло реки.

Скадий и РЗЭ (La, Ce, Eu, Sm, Yb и т.д.). Отношение Скр для всех элементов этой группы (Sc-25, La-12,5, Ce-1,5, Eu-35,0, Sm-1,3, Yb-2,0) очень высокое (1,3-35), что свидетельствуют о том, что эта группа элементов легко выщелачивается из почвы и обогащает состав коллекторно-дренажных вод региона. Величины коэффициентов обогащения составили в речных водах La-0,69, Ce-0,29, Eu-0,08, Sm-0,19, Yb-2. Данные элементы за исключением Yb имеют литогенное происхождения. Что касается дренажно-коллекторных вод, то для них мы имеем следующие величины КО: La-3,4; Ce-0,17; Eu-1,08; Sm-0,10; Yb-2,42. Поскольку в качестве опорного элемента мы остановились на Sc, его КО можно брать равным единице. Отсюда видно, что коллекторные воды значительно обогащены вышеуказанными элементами. Эти элементы входят и в состав минеральных удобрений и в процессе их внесения почвы загрязняются не только РЗЭ, но и торием и ураном.

Железо, хром, кобальт, цинк, мышьяк, сурьма, селен, молибден, серебро, кадмий. Данная группа элементов имеет следующие величины Ск/Ср; Fe - 2,5; Cr – 2,2; Co - 50; Zn - 17,5; As - 20; Sb – 30,0; Se - 33,3; Mo - 12,5; Ag – 15; Cd – 38,0. Состав коллекторно-дренажных вод обогащен этими элементами, они хорошо выщелачиваются из почвы и тем самым обедняют состав почв используемых в сельском хозяйстве республики. Некоторые из этих элементов, например мышьяк и сурьма, являются постоянными компонентами всех вод, которые омывают рудные тела, особенно в зоне их окисления. Многие из них входят в состав ядохимикатов. Мышьяк и сурьма в природных условиях могут образовывать растворимые органические соединения.

Коэффициент обогащения вышеуказанных элементов в речных водах: Zn-2,4; As-5,9; Se-90,0; Mo-18,2; Cd-30,8; Ag-14,3; Sb-20 (табл. 1) достаточно высоко, за исключением Fe-0,05 и Cr-0,054. В природных водах Fe и Cr могут находиться в форме взвесей самого различного состава в адсорбированном состоянии. Оба элемента по происхождению являются литогенными. Высокие значения КО, полученные для остальных элементов, мы приписываем антропогенному загрязнению, и природному обогащению за счет привноса химических элементов водами.

Высокие коэффициенты обогащения вышеуказанных элементов в коллекторно-дренажных водах (см. табл.1) показывают, что данные элементы в условиях засоления, по-видимому, имеются в растворимом виде и поэтому степень их выноса находится на достаточно высоком уровне. Как будет показано в последующем изложении материала, закономерности распределения этих элементов имеют некоторую зональную направленность.

Золото, вольфрам, ртуть. Эти элементы в речных водах соответственно равны: Au – 0,06; W –0,8; Hg – 0,8 мкг/л. В коллекторно-дренажных водах их содержание соответственно в 5,0; 7,5 и 2,5 раза больше, чем в речной воде. Уровень растворения и выноса их из почвы достаточно высок. По видимому, их миграция связана с органоминеральными и коллоидными частицами. Величины коэффициентов обогащения, как в речных, так и в коллекторно-дренажных водах также очень высоки, и мы склонны данную ситуацию связывать с антропогенными загрязнениями и аномалиями, связанными с месторождениями, либо же с их накоплением в течение тысячелетий водами р. Амударьи. Конечно, такое утверждение требует уточнения, для чего необходимо привлечение геохимических методов поиска.

Рубидий, цезий, барий. Содержание этих элементов соответственно равно 6,0; 0,03 и 50 мг/л. Геохимическое поведение рубидия близко к калию, а цезий больше похож на рубидий. Соли этих элементов хорошо растворимы в воде, хотя имеются определенные различия. В природе мигрируют совместно. Rb, Cs, Ba совместно с K и Nа быстро извлекаются из почвы, вследствие хорошей растворимости, о чем свидетельствует данные по отношению Скр и КО (табл.1).

В сухом климате эти элементы менее подвижны. Практически эти элементы участвуют в испарительной концентрации наряду с натрием, а накопление в соленных водах озер невелико, поскольку они сорбируются илами. Цезий и барий -геохимический родственные элементы, но барий относительно легко поглощается живыми организмами. Все элементы легко осаждаются на сульфатном и карбонатном барьерах.

Гафний, тантал, торий и уран. Основным источником поступления этих элементов в природные воды являются горные породы, руды, в которых эти элементы находятся в виде изоморфных примесей или в сорбированном состоянии. Для речных вод отношении Скр ниже единицы, в дренажно-коллекторных водах данная величина выше единицы. Содержание Hf (1,7) и U (2,9) в составе коллекторных вод имеет антропогенное происхождение, поскольку этими элементами почва загрязняется в процессе внесения минеральных удобрений, особенно фосфорных.

Поступление и перераспределение огромной массы солей и микроэлементов с фильтрационными водами из каналов, с оттоками грунтовых вод с орошаемых массивов, со сбросами дренажно-коллекторных вод в открытые оазисы привело к глубокой трансформации природной среды зоны Южной Приаралья, особенно в бывшей дельте Амударьи.

Результаты нейтронно-активационного анализа вод Амударьи показывают, что элементный состав вод в летнее время (июль) более менее стабилен, а в зимние и весенние периоды (декабрь, январь, февраль, март, апрель) происходит загрязнение практически всеми элементами. Обнаружено повышенное содержание химических элементов в дренажно-коллекторной воде по сравнению с речными водами.

Сравнение полученных результатов с ПДК отдельных элементов показывает, что содержание химических элементов как в речных, так и в дренажно-коллекторных водах превосходит ПДК от 2 до 700000 раз (в случае Zn). Только в речной воде содержание Na составило 0,27 ПДК.

Таким образом, результаты анализа проб воды Амударьи и дренажно-коллекторных вод, отобранных в зоне экологического бедствия, показывают, что данные воды загрязнены практически всеми элементами. Содержание химических элементов в дренажно-коллекторной воде от 0,5 до 50 раз больше, чем в речных водах. Привнос солей и микроэлементов с речными водами составляет более 72 кг/га в год.


Литература


  1. Абдиров Ч. А., Агаджанян Н.А., Северин А.Е. Экология и здоровье человека. Нукус, 1993, с.153.

  1. Атаниязова О.А., Константинова Л.Г., Матсапаева И.В., Атаназаров К.М. Химический состав питьевых вод Республики Каракалпакии. Вестник ККО АН Руз. Нукус, 1998, с.4-12.

  1. Реймов Р.Р., Экологическая обстановка ухудшается. Вестник ККО АН Руз.2001, №1-2, с.12-15.

  1. Корякин А.В., Грибовския И.Ф. Методы оптической спектроскопии и люменисценции в анализе природных и сточных вод. М. Наука, 1988, 215с.

  1. Хамидова Р., Хатамов Ш. Изучение потерь золота мышьяка, сурьмы, ртути и кадмия при подготовке водных проб к анализу методом нейтронной активации. В кн. Радиоактивационные методы анализа объектов природного происхождения. Ташкент, Фан, 1980,с.59-62.

  1. Курбанов А.Б., Ещанов Т.Б., Ибрагимов М.А. и др. Гигеническая оценка пестицидов применяемых в Республике Каракалпакии. Нукус, «Билим»2002, с.75.

  1. Кист А.А. Феноменология биогеохимии и бионеорганической химии. Ташкент, ФАН, 236с.

  1. Атаниязова О.А., Константинова Л.Г., Ещанов Т.Б., Курбанов А.Б. Аральский кризис и медико-социальные проблемы Каракалпакстана, Нукус, «Билим» 2001. 116с.


Автор
Дата добавления 30.06.2016
Раздел Физика
Подраздел Статьи
Просмотров107
Номер материала ДБ-136428
Получить свидетельство о публикации

Выберите специальность, которую Вы хотите получить:

Обучение проходит дистанционно на сайте проекта "Инфоурок".
По итогам обучения слушателям выдаются печатные дипломы установленного образца.

ПЕРЕЙТИ В КАТАЛОГ КУРСОВ

Похожие материалы

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх