Донні відкладення як невід’ємна складова гідроекосистеми, накопичення забруднюючих речовин в

При екологічну оцінку гідроекосистеми одним з найбільш інформативних об'єктів вивчення є донні відкладення. Акумулюючи забруднення, які надходять у водойму протягом тривалого періоду, донні відкладення є індикатором екологічного стану території, своєрідним інтегральним показником рівня забрудненості.

Донні відклади представляють собою нерозривну єдність складного комплексу мінералів і водного розчину, який просочує відкладення. Саме цей водний розчин фізично і хімічно об'єднує сукупність дискретних зерен, мінеральних фаз і органічних залишків в цілісну систему. Завдяки йому, через його посередництво здійснюється багатостороння взаємодія її частин. У ньому і на поверхнях його розділу з твердими частинками протікають різноманітні хімічні реакції, відбувається перенесення і перерозподіл розчинених компонентів. У водному розчині і на поверхні зерен живе донна мікрофлора, яка здійснює важливий вплив на перебіг хімічних процесів в донних відкладеннях і життєдіяльність організмів зообентосу [2].

Донні відкладення - це відкрита фізико-хімічна система, через кордони якої (водна товща - донні відкладення) здійснюється матеріальний обмін з навколишнім середовищем.

Процес накопичення у водоймах надходять зважених наносів і розчинених елементів найбільш чітко виявляється у формуванні донних відкладень.

При накопиченні донних відкладень (замулюванні) змінюються морфометричні показники водойм, хімічні та біологічні процеси. Процеси, які відбуваються в донних відкладеннях і придонному шарі води призводять до змін складу води, а також її оптичних властивостей [3].

Донні відкладення містять як автохтонні (що виходять в самих водоймах), так і алохтонні (надходять ззовні) частки. Автохтонні компоненти включають продукти руйнування (абразії) берегів, елементи, які випадають з розчину, залишки відмерлих гідробіонтів. Алохтонні компоненти приносяться стоком, вітром, можуть надходити в результаті господарської діяльності людини (скидання стічних вод).

Інтенсивність формування, потужність, гранулометричний і хімічний склад донних відкладень залежать від фізико-географічних умов басейну і сукупності процесів, які відбуваються в самих водоймах. У міру господарського освоєння водозборів і водойм все більшого значення у формуванні донних відкладень набуває антропогенний вплив (розорювання водозборів, скидання стічних вод та ін.) [4].

Донні відкладення поверхневих водотоків традиційно використовуються як індикатор для виявлення складу, інтенсивності та масштабу техногенного забруднення. У великій мірі це обумовлено тим, що руслових відкладення, як найважливіші компоненти гідроекосистем, є кінцевою ланкою місцевих ландшафтних з'єднань, в силу чого їх склад відбиває геохімічні особливості водозбірних територій.

Особливо яскраво подібна залежність виявляється в басейнах річок урбанізованих районів, де більшість видатків є основними приймачами стічних вод і забрудненого промисловими викидами, відходами і агромеліорантамі поверхневого стоку з освоєних територій [5].

Це призводить до корінної зміни екологічного стану водотоків, яке, зокрема, обумовлено формуванням в них протяжних і комплексних за складом геохімічних аномалій, які найбільш повно проявляються в сучасних руслових відкладах. Освіта техногенних відкладень обумовлено зміною умов формування твердого стоку річок і надходженням у водні об'єкти значних мас твердого матеріалу, який має специфічні геохімічні властивості. Саме техногенні відкладення є концентраторами основної маси забруднюючих водні системи речовин, які в значній мірі визначає необхідність детальних досліджень їх речового складу, геохімічних особливостей і екологічного значення [6].

Ці дослідження повинні проводитися з урахуванням наступних положень:

1. донні відкладення річок відіграють важливу роль у формуванні хімічного складу природних вод і визначають багато особливостей екології водних систем;

2. донні відкладення річок служать надійним індикатором техногенного забруднення; вивчення їх літолого-геохімічних особливостей дозволяє визначити склад, встановити масштаби і оцінити інтенсивність техногенного впливу на водотоки, виявити структурно-морфологічні особливості зон техногенного забруднення;

3. масштаби та інтенсивність техногенного осадонакопленія в річках промислово-урбанізованих районів настільки великі, що тут формується особливий тип алювіальних відкладень (техногенні відкладення, або технопель), що визначають еколого-геохімічні особливості річкових систем, специфіку прояву руслових процесів і часто являють безпосередню загрозу весь живому;

4. техногенні відкладення, депонуючи забруднюючі речовини, в певній мірі знешкоджують токсичні викиди техногенезу, особливо на початкових етапах забруднення; однак буферна здатність відкладів щодо забруднювачів не безмежні; навіть при повному припиненні скидання стічних вод у водотоки відкладення тривалий час є вторинним джерелом забруднення водної маси, біоти, заплавних ландшафтів, а хімічні реакції і мікробіологічні процеси, які відбуваються в них, сприяють утворенню рухомих і токсичних сполук багатьох забруднювачів;

5. оцінка екологічного стану річкових систем обов'язково повинна проводитися з урахуванням матеріального складу, геохімічних властивостей і токсикологічної небезпеки техногенних відкладень [7].

Техногенні відкладення можуть бути охарактеризовані як складні органомінеральні освіти, речової основою яких служить матеріал, який надходить в водотоки переважно з промислово-побутовими стічними водами, і русловий алювій. У більшості випадків саме техногенні відкладення є концентраторами основної маси забруднювачів, активно впливають на хід руслового процесу і визначають екологічний стан річкових систем.

Можна вважати, що техногенні відкладення, які формуються в руслах річок промислово-урбанізованих районів, являють собою специфічний техногенний вигляд руслового алювію і є новим типом сучасних осадових утворень, сукупність процесів утворення яких може бути названа техногенним алювіальних седиментогенезом.

Поширюючись у водному середовищі, отруйні речовини (токсиканти) не тільки розчиняються у воді, а й частково інактивуються, вступаючи у взаємодію між собою (нейтралізація, комплексообразование і інші реакції), або ж утворюють нові сполуки, більш токсичні, ніж вихідні. Значна частина токсикантів адсорбується завислими речовинами і під впливом гравітаційних сил осідає на дно, де накопичується в донних відкладеннях, особливо мулі, включається в кругообіг речовин дна або ж мігрує в глибинні шари донних відкладень, де підлягає діагенетіческой перетворенням [8].

Зростаючі темпи антропогенного впливу на водні екосистеми призводять до значного накопичення забруднюючих речовин в твердофазних об'єктах водних екосистем (в донних відкладеннях і зважених речовинах).

Донні відкладення - важливий компонент водних екосистем. Акумулюючи важкі метали, високотоксичні органічні речовини, донні відкладення з одного боку сприяють самоочищенню водного середовища, проте, з іншого - являють собою постійне джерело вторинного забруднення водойм.

Основна частина забруднюючих речовин в екосистемах з води переходить в донні відкладення, в результаті чого грунти часто містять високі концентрації забруднюючих речовин, у той час як їх концентрація у воді може і не бути підвищеною [9].