ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛИНЕЙНОЙ ЗАВИСИМОСТИ МЕЖДУ pH И СОДЕРЖАНИЕМ КОБАЛЬТА В РЕЧНОЙ ВОДЕ И В ДОННЫХ ОТЛОЖЕНИЯХ РЕКИ РАЗДАН Петросян В.А.,Маргарян Л.А.,Пирумян Г.П.

Ереванский государственный университет


Номер: 5-1
Год: 2015
Страницы: 47-50
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

линейная корреляция, донные отложения, кобальт, pH, linear correlation, bottom sediments, cobalt, pH

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Исследовано наличие линейной корреляции между pH и содержанием кобальта в речной воде и донных отложениях реки Раздан за 2012 и 2013 гг. Даны коэффициенты линейной корреляции.

Текст научной статьи

Введение: Даже малые концентрации тяжелых металлов токсичны. Несмотря на токсичность, эти элементы активно участвуют в биологических процессах, входят в состав ряда ферментов, за исключением свинца, ртути, кадмия, висмута, чьи биологические роли в настоящее время не раскрыты [1]. Многие металлы с органическими соединениями создают довольно сильные комплексы, которые являются наиболее важными формами миграции элементов в природных водах. Большинство этих органических комплексов образуются хелатным цинком и довольно устойчивы. Поэтому металлоорганические комплексы в природных водах способны мигрировать на большие расстояния. Это особенно важно для маломинерализованных и поверхностных вод, поскольку в этих водах образование других комплексов невозможно [2]. Кроме антропогенных источников загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами есть также природные источники, такие как извержения вулканов. Повышение концентрации тяжелых металлов в поверхностных водах может произойти в результате кислотных дождей, что вызывает размывание минералов и пород. Все эти источники загрязнения вызывают в биосфере или в ее составляющих (воздухе, воде, почвах, живых организмах) увеличение содержания металлов-загрязнителей по сравнению с естественным, так называемым фоновым уровнем [3]. Загрязнение водоемов тяжелыми металлами: Для долгосрочного комплексного использования и обеспечения нормальной жизни водоема необходимо изучить и оценить экологическое состояние водоема. Наиболее объективным и достоверным показателем для оценки состояния загрязненности и антропогенной нагрузки водоёма является содержание тяжелых металлов в донных отложениях, поскольку донные отложения отражают процессы накопления и трансформации веществ, происходящие в водоёме. Накопление тяжелых металлов в донных отложениях водоёма происходит из-за целого ряда причин, в том числе достаточно высокой концентрации ионов фосфата в поверхностных водах, которые образуют труднорастворимые фосфатные соединения и переходят в отложения. Накопление тяжелых металлов в донных отложениях водоема с одной стороны способствует самоочистке водоема, а с другой стороны, возникает опасность загрязнеия донных отложениий тяжелыми металлами в результате изменения условий существования тяжелых металлов (помутнение донных отложений, изменение рН, влияние комплексобразующих веществ). Не менее важным экологическим аспектом является то что донные отложения являются средой обитания для бентосных организмов и субстратом для водных растений, которые в свою очередь являются кормом для рыб. Очевидно, что накопление тяжелых металлов в донных отложениях не предотвращает опасность накопления тяжелых металлов в пищевой цепи. [4] В реки и озера соединения кобальта попадают в результате процессов выщелачивания их из медноколчедановых и других руд, из почв при разложении вымерших организмов (животных, растений), ну и конечно же в результате активности химических, металлургических и металлообрабатывающих предприятий. Основные виды соединения кобальта в природных водах находятся в растворенном и взвешенном состоянии, количественное соотношение между этими двумя состояниями определяется химическим составом воды, температурой и значениями рН. В растворенном состоянии кобальт находится, в основном, в виде органических комплексов [5]. Кобальт относится к числу биологически активных элементов. Он входит в состав растений и животных и играет важную роль в процессе их развития. Если в почве наблюдается дефицит кобальта, то его уровень в растениях будет меньше обычного и, как следствие, могут появиться проблемы со здоровьем у животных (возникает риск возникновения малокровия). Он входит в состав витамина В12, регулирует усвоение азотистых веществ, повышает уровень хлорофилла и аскорбиновой кислоты. Без него растения не могут наращивать необходимое количество белка. Как и все тяжелые металлы, Co может быть токсичным в больших количествах [6]. В речных незагрязненных и слабозагрязненных водах его содержание колеблется от десятых до тысячных долей миллиграмма в 1 дм3, среднее содержание в морской воде 0.5 мкг/дм3. ПДК кобальта для водной среды составляет 0.1 мг/дм3, а в рыбохозяйственных - 0.01 мг/дм3 [7]. Река Раздан: До искусственного понижения уровня озера Севан, Раздан начиналась с озера - около города Севан. Бассейн реки в верхних потоках протекает в горной местности - на севере Памбак, на западе Цахкуняц, а на востоке Гегама. Река течет, в основном, по узкой расщелине. Выходя из города Ереван к Араратской равнине, впадает в Аракс на 5 км ниже устья реки Мецамор. Длина реки состовляет 141 км, а уклон около 1 км, площадь водосборного бассейна без озера Севан составляет 2560 км2. На правом берегу более распространены водостойкие слои, а на левом берегу наоборот. Водосборный бассейн состоит из расщепленных водопроницаемых пород. Поэтому река имеет существенные притоки только по правому берегу. По левому берегу река, в основном, питается родниками (Акунка, Аргела, Арзни и т.д.), которые, в свою очередь, питаются из горной системы Гегама. Эти прибрежные воды принимают маловодные ливненосные притоки Ахта, Кетран и Гетар. Река Мармарик - самый большой приток реки Раздан. Его длина составляет 37 км, а площадь водосборного бассейна 427 км2. Речной поток формируется из вод рек горной системы Памбак и Цахкуняц. Они впадают в реку Раздан 117 км выше устья. Благодаря тому, что река Раздан начинается с озера Севан, имеет большой склон, протекает по Араратской равнине, по центральным районам страны и по столице, она считается важным водным объектом Армении. Река используется в водноэкономической системе Севан-Раздан для энергетики и ирригации [8]. Описание расположений точек отбора проб № 1: Ниже Разданского ГЭС до смешивания с рекой Мармарик; № 2: Устье реки Мармарик; № 3: Ниже точки смешивания с рекой Мармарик; № 4: До впадения в водоем “Ахпара Лич”; № 5: После выпадения из водоема “Ахпара Лич”; № 6: 1 км ниже водоема “Ахпара Лич”. Методы исследования: Для определения тяжелых металлов использовали масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой ELAN 9000 (PerkinElmer, США). Водородный показатель был определен с помощью YSI 556 MPI. Коэффициент корреляции (R) определялся следующим образом: (1) (2) (3) (4) где x и y-переменные (значение pH и соотношение содержания кобальта в воде и в донных отложениях), n-каличество данных. Если |R|<0.1 корреляция отсутствует, если |R|>0.1 корреляция присутствует, корреляция возрастает если |R|→1. Полученные результаты и их обсуждение: В таблицах 1 и 2 представлены содержания кобальта в речной воде и донных отложениях р. Раздан в июле, августе и сентябре 2012 года и в феврале, мае, июле 2013 года, взятых из вышеуказанных точек отбора проб. Были изучены прямые и обратные корреляции, если наилучшая корреляция получается при соотношении вода/донные отложения или донные отложения/вода значит с повышением pH более интенсивная миграция идет соответсвенно вода→донные отложения и вода←донные отложения. В таблице No 1 преведены данные тех точек в которых наилучшая корреляция получилось при соотношении вода/донные отложения, а в таблице No 2 - данные тех точек в которых наилучшая корреляция получилось при соотношении донные отложения/вода. Была изучена линейная зависимость соотношения содержания кобальта в воде и донных отложениях от величины pH. В некоторых случаях взятo обратное соотношение, что зависит от направления более интенсивной миграции кобальта вода → донные отложения или вода ← донные отложения. С помощью вышеуказанного математического метода были получены коэффициенты корреляции. В 1-ой точке отбора проб коэффициент корреляции между водородным показателем и соотношением содержания кобальта в речной воде и донных отложениях реки Раздан составил R1=0.446431, во 2-ой точке отбора проб - R2= 0.488198, в 3-ей точке отбора проб - R3=0.196765, в 4-ой точке отбора проб - R4=0.265747, в 5-ой точке отбора проб - R5=0.365023 и в 6-ой точке отбора проб - R6=0.700212. Таблица 1 Содержание Co в пробах речной воды и донных отложений р. Раздан, взятых в точках отбора проб No 1, No 2 и No 4 Таблица 2 Содержание Co в пробах речной воды и донных отложений р. Раздан, взятых в точках отбора проб No 3, No 5 и No 6 Выводы 1. Во всех изученных пробах количество кобальта в воде не превышает ПДК. 2. В пробах, взятых из исследуемых точек 1, 2, и 4, между соотношением Coвода/Coдо и pH есть корреляция, что свидетельствует о том, что при повышении pH намечается более интенсивная миграция вода ← донные отложения. 3. В пробах взятых из исследуемых точек 3, 5 и 6 между соотношением Coдо/Coвода и pH есть корреляция, что свидетельствует о том, что при повышении pH-а намечается более интенсивная миграция вода → донные отложения. 4. Направление миграции Co зависит от интенсивности антропогенного воздействия. Относительно близкими к референсным кондициям являются точки 1,2,3,4. Это доказывает, что при природных условиях повышение pH стимулирует миграцию Co из донных отложениях в воду.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.