Глава 25. ГЕОХИМИЯ АКВАЛЬНЫХ ЛАНДШАФТОВ

Смотрите также:

История атомов и география - Перельман

Геохимия - химия земли

Геология

Основы геологии

Геолог Ферсман

Гидрогеохимия. Химия воды

Минералогия

Почва и почвообразование

Почвоведение. Типы почв

Химия почвы

Круговорот атомов в природе

Книги Докучаева

Происхождение жизни

Вернадский. Биосфера

Биология

Эволюция биосферы

Геоботаника

 Биографии геологов, почвоведов

Эволюция

Водохранилища

Строительство плотин и гидроэлектростанций на реках имеет ряд эколого- геохимических последствий. Изменение гидрологического и гидрохимического режима приводит к замедлению движения водной массы, усилению процессов седиментации, затоплению пойм рек. Формируется новый геохимический профиль донных осадков, в илах и организмах концентрируются многие поллютанты, поступающие из верхних звеньев каскада и окружающих водосборов. Строительство плотин вблизи городов, например, Волжской ГЭС в Тольятти ведет к накоплению загрязняющих веществ в приплотинной, наиболее геохимически подчиненной части водохранилища. Являясь приемником природных и техногенных потоков с обширной территории, водохранилища могут служить объектами регионального геохимического мониторинга.

Процессы механической миграции и аккумуляции вещества во многом определяются гидрологическими и геоморфологическими особенностями водохранилища. Например, для волжских водохранилищ — это резкая асимметрия долины р. Волги. Крутой правый берег имеет глубокие, но укороченные долины небольших притоков, оврагов и балок. Левый берег равнинный, с мелковрезанными заливами, его извилистость в полтора раза больше.

Рельеф дна способствует накоплению загрязнителей на участках, где резко снижается кинетическая энергия потоков, в частности сбрасываемых сточных вод. Сложный рельеф дна является важным фактором, определяющим неоднородность распределения загрязняющих веществ, основная часть которых накапливается в многочисленных понижениях дна вдоль аккумулятивных берегов. По В.В. Батояну и О.В. Моисеенкову, в тонкодисперсных илах здесь обычно депонируются основные запасы тяжелых металлов, представляющих опасность в случае залпового вторичного загрязнения водохранилища.

В местах впадения рек, интенсивного развития фитопланктона формируются геохимические барьерные зоны с резким изменением физико-химических параметров и условиями для перехода элементов из растворенного состояния во взвешенное с последующим осаждением взвеси в осадок. Особенно контрастные барьерные зоны образуются при слиянии рек, бассейны которых расположены в разных природных зонах (например, лесной и степной), а также в местах сбросов техногенных стоков.

В отличие от озер и рек илы искусственных водоемов отличаются широким разнообразием литологических, морфологических и геохимических характеристик (25.16.). Так, здесь встречаются затопленные пойменные почвы, русловые аллювиальные отложения, большей частью перекрытые илистоалевритовыми донными осадками.

Высокие содержания подвижных форм металлов приурочены к окисленным горизонтам илов, в восстановительных горизонтах первой стадии диагенеза содержание подвижных форм микроэлементов меньше. Еще меньше их на контакте окисленных и восстановленных горизонтов, представляющих собой двусторонние кислородные, глеевые и сульфидные барьеры. Здесь элементы переходят в менее мобильную форму.

Для крупных равнинных водохранилищ типа Куйбышевского, Горьковского на Волге характерны три типа площадных геохимических аномалий. Первый — техногенные аномалии вблизи прибрежных городов, откуда поступают загрязненные промышленные, муниципальные и ливневые стоки. Такие аномалии особенно контрастны, но занимают сравнительно небольшие площади. Второй тип—          это аномалии, формирующиеся на участках впадения в водохранилище крупных притоков. Изменение гидрохимического и гидродинамического режима приводит здесь к формированию контрастных "устьевых" аномалий в илах и других компонентах аквального ландшафта (25.17А). Третий тип аномалий, особенно характерный для волжского каскада, приурочен к приплотинным плесам—     своеобразным "отстойникам" взвешенных и влекомых наносов, поступающих из верхних звеньев каскада и расположенных вблизи ГЭС крупных промышленных городов (Тольятти и др.) (25.17Б). Перед плотинами образуются мощные толщи загрязненных тонкодисперсных илов, содержащих значительные запасы тяжелых металлов и других поллютантов. Создается опасность их вторичной мобилизации из илов и загрязнения вод этих частей акваторий.

Многие геохимические особенности супераквальных и аквальных ландшафтов дельт определяются их положением в конечном звене каскадных ландшафтно- геохимических систем, что определяет привнос с речным стоком взвешенных и растворенных веществ природного и антропогенного происхождения.

Дельты

Ниже водохранилищ донные отложения рек, как правило, менее загрязнены (25.18). Поэтому водохранилища способствуют самоочищению рек от значительной части загрязняющих веществ, уменьшают опасность куммулятивного загрязнения нижних звеньев речного бассейна. На других негеохимических (в том числе и негативных) последствиях создания водохранилищ мы не останавливаемся, этим вопросам посвящены обширные исследования географов, биологов и других специалистов.

Следующие главные факторы формируют ландшафты дельт:

—        сток вод, определяющий сезонные колебания уровня реки, характер заиливания, скорость течения и др.;

—        сток наносов, создающий материальную основу тела дельты;

—        влияние моря — приливов и отливов, обеспечивающих разнонаправленный транспорт воды и наносов во многих дельтах;

—        геологические факторы, преимущественно тектонические опускания, определяющие мощность и литологический состав дельтовых отложений;

—        климат, влияющий на количество и режим атмосферных осадков, характер почвенного и растительного покрова, процессы засоления, эоловые процессы, сток воды и наносов с водосборной площади (во влажном климате сток с единицы площади бассейна всегда больше, чем в аридном и субаридном климатах).

Благоприятные условия для земледелия определили интенсивное освоение дельт крупнейших рек мира, их большую роль в истории цивилизации (дельты Нила, Меконга, Ганга и др.).

Геохимия дельтовых ландшафтов определяется как процессами в расположенных выше звеньях каскадной системы — количеством и составом твердого и растворенного стока, зависящего от природной зональности и состава пород областей сноса, интенсивностью антропогенной деятельности в бассейне, наличием речных водохранилищ, где осаждается часть твердого стока и др., так и условиями ландшафтообразования самой дельты — строением и гидрологическими особенностями ее рукавов, литогеохимией аллювиальных отложений и илов, геохимической структурой профиля супераквальных и подводных почв, контрастностью геохимических барьеров, наличием гидротехнических сооружений, местных сельскохозяйственных и промышленных источников загрязнения и многими другими.

Находясь в конечном звене каскадной системы речного бассейна, дельты в значительной степени отражают характер и степень техногенеза на водосборах. Однако здесь часто нет прямой корреляции, так как связь между интенсивностью антропогенного воздействия на бассейн и загрязнением дельты не прямая и зависит от многих других факторов помимо промышленного и сельскохозяйственного производства на территории бассейна. Это длительность техногенной нагрузки, размещение токсичных производств непосредственно на берегах магистральной реки, величина жидкого и твердого стока, его зарегулированность — наличие водохранилищ (резервуаров-отстойников), литолого-геохимическая специализация горных пород бассейна, структура водотоков дельты и другие природные и техногенные факторы.

Бассейн Рейна — один из самых урбанизированных в Европе, отличается огромным промышленным потенциалом, интенсивным земледелием. В Рейн ежегодно поступают сотни и тысячи тонн тяжелых металлов (В. Стиглиани). Именно поэтому за последние 200 лет содержание тяжелых металлов и As в илах низовьев Рейна увеличилось во много раз — Hg в 50 раз, Zn — в 19, Pb и Си — в 13, Cd — в 10, Сг — в 9, As — в 4 и Ni в 2 раза

Г. Винкельс и др. приводят детальные данные загрязнения озерно-морских дельтовых водоемов в месте впадении северного рукава Рейна — Эйссела (Голландия). Наиболее загрязнены илы небольшого озера Кеттельмеер, куда впадает р. Эйссел.

Следующим более обширным резервуаром каскада является оз. Эйсселмеер, в илах которого содержание ртути, свинца и ПАУ в результате разбавления и десорбции в морскую воду уменьшается в 2 — 3, а для Cd и полихлорированных бифенилов в 5 — 6 раз

Дельта Волги служит примером слабозагрязненной устьевой области крупной реки. Это аллювиальная равнина с густой сетью рукавов, протоков (ериков), множеством островов, озер (ильменей), заливов (култуков).

Местами распространены т.н. бэровские бугры. Самые крупные рукава — Бахтемир, Бузан, Старая Волга, Камызяк, Болда, Рычан, Ахтуба. К морскому краю дельты подходит около 900 водотоков. Аквальные ландшафты дельты отличаются большой динамичностью и пространственной изменчивостью. Дельта является конечным звеном каскадной ландшафтно-геохимической системы и испытывает суммарное природное и техногенное воздействие всего Волжского бассейна. Изменчивый уровень границы река — море предопределяет большую неоднородность и сложность миграции и аккумуляции элементов во всех компонентах дельтовых ландшафтов.

С 1978 г. подъем уровня Каспийского моря привел к частичному затоплению морского края дельты, подпору грунтовых вод, подтоплению и местами засолению почв, сложному взаимодействию пресных речных и соленых морских вод.

Большинство тяжелых металлов, за исключением Zn, мигрирует в водах дельты преимущественно во взвешенной форме. Их содержание в волжской взвеси меньше, чем в осредненном поверхностном стоке в Мировой океан (25.23). Поступая в вершину дельты Волги, металлы распределяются по сложной системе водотоков совместно со стоком воды и взвешенных наносов.

Геохимическое своеобразие ландшафтов дельт как конечного звена волжской каскадной системы проявляется и в химическом составе донных отложений.

Формирование илисто-алевритовых осадков мощностью до 2 — 3 м происходит главным образом в слабопроточных ериках. В рукавах и протоках с относительно большой скоростью течения преобладают песчаные отложения без консолидированного профиля.

Детальные ландшафто-геохимические исследования в Астраханском биосферном заповеднике показали, что донные отложения в приморской части дельты практически не загрязнены тяжелыми металлами и полициклическими ароматическими углеводородами, содержание которых, как правило, ниже кларковых значений (табл. 25.10.).

Минимальны содержания тяжелых металлов в донных осадках устьевого взморья и проточных водотоков (из-за промытости). В ериках и култуках содержания повышаются, что связано с тяжелым механическим составом и усиленной аккумуляцией в осадках органического вещества. Высокие концентрации металлов в устьях ериков связаны с формированием комплекса геохимических барьеров — механических, сорбционных и кислородных

К содержанию книги: А.И. Перельман, Н.С. Касимов - Геохимия ландшафтов