WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |

Способность почв и пород водосборного бассейна нейтрализовать поступающие кислоты – определяющий фактор закисления озер в регионах с низким pH осадков. Чем больше доля карбонатных пород в водосборном бассейне, тем выше устойчивость озер к закислению. В богатых карбонатами бассейнах поступающие ионы нейтрализуются, освобождая ионы кальция или магния, углекислота поступает в атмосферу. Наоборот, озера, расположенные в бассейнах, образованных изверженными породами (гранитами, базальтами, гнейсами) очень чувствительны к закислению. Озера, расположенные в изголовье бассейна, также очень чувствительны, поскольку площадь бассейна мала, слой почвы тонок, практически все осадки напрямую попадают в озеро. 3/4 из 1 180 озер, исследованных в чувствительных к закислению частях США, были закислены органическими кислотами, поступающими с водосбора (Baker et al., 1991). В Финляндии большое число озер закислено по той же причине (Finnish lake…, 1991). В бассейнах, сложенных изверженными породами, HCO3– высвобождается в процессах выветривания.

Некоторое количество водород–ионов связывается при растворении гидроксидов и оксидов алюминия, двуокиси кремния. Часть заменяет катионы в частичках почвы.

Буферные свойства почв определяются: долей силикатов и глинистых веществ, способных к выветриванию; долей отрицательно заряженных частиц почвы, связанных с Ca2+, Mg2+, NH4+, Al3+, которые могут заменяться на H+; временем контакта воды с почвой, зависящим от толщины и структуры почвенного покрова.

Буферная емкость озер, рек и болот Процессы, воздействующие на буферную, или нейтрализационную емкость вод (ANC), приведены в таблице 42.

Таблица Процессы, воздействующие на ANC, выраженную в молях потребленного CH2O ( ANC, органическая) и на моль восстановленного неорганического субстрата ( ANC, неорганическая) (Kalff, 2002) Процессы Реакция ANC, ANC, орг. неорг.

Выветривание CaCO3+2H+Ca2++CO2+H2O – +CaAl2Si2O8+2H+Ca2++H2O+Al2Si2O8(OH)4 – +Al2O3+3H2O+6H+2Al3++6H2O – +Ионообмен 2ROH+SO42–R2SO4+2OH– – +NaR+H+HR+Na+ – +Денитрификация 2CH2O+NO3–+2H+2CO2+NH4++H2O +1 +5CH2O+4NO3–+4H+5CO2+2N2+7H2O +0,8 +Восстановление CH2O+2MnO2+4H+CO2+2Mn2++3H2O +4 +марганца Восстановление железа CH2O+4FeO(OH)+8H+CO2+4Fe2++7H2O +8 +Восстановление 2CH2O+SO42–+2H+CO2+H2S+2H2O +1 +сульфата Нитрификация NH4++2O2NO3–+2H++H2O –1 –Окисление марганца 2Mn2++O2+3H2O2MnO2+4H++H2O –4 –Окисление железа 4Fe2++O2+6H2O4FeO(OH)+8H+ –8 –Окисление сульфидов H2S+2O2SO42–+2H+ –1 –Окисление пирита FeS2+3ѕO2+3ЅH2OFe(OH)3+2SO42–+4H+ –1,1 – Нейтрализационная емкость вод определяется, в упрощенной форме, как ANC = [HCO3–] + [CO32–] + [OH–] ± [Al–] – [H+] – У [Al+], где У [Al+] = 3 [Al3+] + 2 [AlOH2+] + [Al (OH)2+].

Кроме того, обменная ANC = [Ca2+] + [Mg2+] + [Na+] + [K+] + [NH4+] – [SO42–] – [Cl–] – [NO3–].

Действие закисления на водную биоту Закисление практически не сказывается на обилии гетеротрофных бактерий в планктоне. Не отмечено и изменения минерализационной активности бактерий.

Отмечается замена некоторых макрофитов, например, Lobelia и Isoetes на мхи рода Sphagnum. Наблюдается массовое развитие нитчатых зеленых водорослей. Число видов фитопланктона уменьшается, но ни биомасса фитопланктона, ни продукция не снижаются.

Золотистые, другие мелкие жгутиковые и диатомовые вытесняются динофитовыми водорослями. Биомасса зоопланктона меняется мало, но чувствительные виды замещаются устойчивыми к загрязнению. Происходит замена крупных форм мелкими.

В зообентосе снижается доля гаммарид, моллюсков, тогда как водяные ослики сохраняются, не меняется биомасса хирономид, водяных жуков, клопов. Чувствительны к закислению личинки целого ряда насекомых (ручейников, поденок, верблюдок).

Чувствительна к закислению ихтиофауна, особенно форель. При pH < 5,0 рыбы, как правило, отсутствуют (Comparison..., 1991; Experimental acidification…, 1993).

20.3 БОРЬБА С ЗАКИСЛЕНИЕМ Практикуют снижение кислотности вод добавками известняка. Нужно примерно г л–1 известняка, чтобы поднять pH с 4,5 до 6,5. Между 1976 и 1982 г. в Швеции примерно 6 500 озер и 6 000 км рек были обработаны известняком. В США ежегодно используется 200 000 т известняка, что обходится в $ 25 млн Достигаемые результаты временны и сопровождаются серьезным стрессом для экосистем (быстрый подъем pH и осаждение растворенных металлов). Уменьшается прозрачность, соответственно, глубина фотического слоя и продукция бентосных водорослей. Происходит изменение трофической структуры сообщества (Gunn, Mills, 1998). Зоопланктон в обработанном озере восстановился через 10 лет после обработки (pH поднялся с 5,7), но в более закисленном озере не восстановился и через 15 лет (pH был ниже 4,5) (The recovery…, 1996).

Предлагается и удобрение (т.е., эвтрофирование) озер для увеличения поглощения CO2 и соответственного поднятия pH (Davison et al., 1995).

Перспективы После того, как горнодобывающий комплекс возле Садбери (Канада), бывший крупнейшим в мире точечным источником выбросов двуокиси серы снизил выбросы на 80 % (до 5 105 т год–1), местные озера постепенно восстановились (Keller, Gunn, 1995).

Например, в Лебедином озере, pH вырос с 4,0 до 5,6, прозрачность воды снизилась, восстановилась популяция форели (Gunn, Mills, 1998). После снижения в Центральной Европе выбросов азота на 30 % и серы на 40 %, произошедших после 1989 г., гидрохимические показатели горного озера в Чехии вернулись в норму (Reversibility of acidification…, 1998).

Анализ трендов для 111 озер в Восточной Канаде не обнаружил изменений для 60, показал продолжающееся закисление для 17 и только для 34 показал изменения в сторону улучшения (Regional precipitation…, 1995). Перспективы восстановления озер в Европе вселяют еще меньший оптимизм (Regional trends…, 1999).



ЗАКЛЮЧЕНИЕ Автор хочет верить, что прочтение учебного пособия помогло студенту освоить главные теоретические и методологические основы гидробиологии и водной экологии, ознакомиться с тем, как выполняются гидробиологические и водноэкологические исследования; усвоить комплекс базовых знаний по гидробиологии и водной экологии.

Автор надеется, что он смог довести до читателя понятийный аппарат и основополагающие принципы гидробиологии и водной экологии, а также предметно– содержательную основу курса. Кроме того, автор попытался систематизировать знания о населении водоемов и экологическом состоянии водных объектов в соответствии с современными требованиями к исследованию водных экосистем. Необходимо помнить, что курс является одним из основных предметов в системе подготовки студентов экологов и гидрологов биологического, географического и гидрометеорологического профиля.

Водная экология как формализованный целостный подход стала самостоятельным разделом общей экологии в результате развития гидробиологии, системологии, синэргетики, современных формальных математических методов, информатики, обработки данных на ПЭВМ и т.д., а также формального упрощения и моделирования водных экосистем.

Учебное пособие, как полагает автор, осветило основные принципы экологии, применительно к водной среде, главные этапы развития гидробиологии, современные воззрения на организацию и функционирование водных экологических систем, теоретические основы гидробиологии и главные направления практического применения гидробиологических знаний.

Автор сознательно опустил очень многие разделы, как хорошо освещенные в других учебниках гидробиологии, так и основательно изучаемые в курсе общей экологии.

Основной упор автор сделал именно на те разделы гидробиологической науки, которые слабо освещаются или вообще опускаются другими пособиями.

ПРИМЕРНЫЕ ВОПРОСЫ К СЕМИНАРСКИМ ЗАНЯТИЯМ I 1. Предмет, цель, методы исследований гидробиологии.

2. Предмет, цель, методы исследований водной экологии.

3. Место гидробиологии и водной экологии в системе наук.

4. История развития. Основные направления гидробиологии.

5. Общая и прикладная гидробиология.

II 6. Биоценозы. Структура биоценозов.

7. Потоки энергии в экосистемах.

8. Круговорот вещества в экосистемах.

III 9. Водотоки и водоемы.

10. Горизонтальное деление озер: литоральная и пелагическая зоны.

11. Вертикальное деление озер: фотическая и афотическая зоны.

12. Пруд и озеро. Ручей и река.

13. Характеристики озер: наибольшие длина, ширина, глубина; площадь водного зеркала, объем, средняя глубина; длина береговой линии, развитие береговой линии; сток, водообменность.

14. Характеристики рек: сток, водность, скорость течения.

15. Морфометрическое разнообразие озер.

IV 16. Происхождение озер.

17. Генетическая классификация озер.

18. Терминология: стратификация, эпилимнион, металимнион (термоклин), гиполимнион.

19. Сезонное «нормальное» поведение озера.

20. Классификация озер по Форелю.

21. Классификация озер по Хатчинсону.

V 22. Структурные и функциональные особенности водных экосистем.

23. Главные биотопы в водоеме: водная масса и границы.

24. Сообщество толщи вод с биоэкологической точки зрения: продуценты, консументы, редуценты.

25. Сообщество толщи вод с лимнологической точки зрения: планктон и нектон.

VI 26. Первичная продукция и методы ее определения.

27. Классификация водоемов по величине первичной продукции.

28. Продукция и деструкция, их соотношение в водных экосистемах циклического и транзитного типов.

29. Продукция биоценозов.

VII 30. Водные экосистемы циклического, транзитного и каскадного типов.

31. Возвратное и безвозвратное потребление воды.

32. Загрязнение вод: источники, предотвращение, борьба с ним.

VIII 33. Источники поступления и образования в водоемах биогенных элементов.

Распределение, динамика и роль в водоемах биогенных элементов.

34. Эвтрофирование.

35. Антропогенное эвтрофирование: причины и контроль.

IX 36. Загрязнение с бытовыми сточными водами.

37. Последствия загрязнения бытовыми сточными водами.

38. Эвтрофирование. Трофический статус водного объекта.

39. Эвтрофирование и сукцессия. Лимитирующие факторы.

40. Агенты эвтрофирования. Стадии эвтрофирования.

41. Хозяйственные последствия эвтрофирования. Борьба с эвтрофированием.

X 42. Нефтепродукты в водных экосистемах.

43. Источники загрязнения.

44. Состав нефтяных загрязнений.

45. Формы нефтяных загрязнений.

46. Воздействие нефтепродуктов на водные экосистемы.

47. Источники бенз(а)пирена. Последствия загрязнения бенз(а)пиреном.

XI 48. Консервативные токсиканты в экосистемах.

49. Загрязнение вод металлами.

50. Источники поступления металлов в водоемы и водотоки.

51. Токсичность тяжелых металлов для гидробионтов.

52. Мышьяк в гидросфере.

53. Свинец в гидросфере.

54. Ртуть в гидросфере.

55. Кадмий в гидросфере.

XII 56. Синтетические органические вещества в водных экосистемах.

57. Хлорированные углеводороды в водных экосистемах.

58. Пестициды в гидросфере.

59. ДДТ в гидросфере.





60. Cинтетические поверхностно-активные вещества в водоемах и водотоках.

ПРЕДЛАГАЕМЫЕ ТЕМЫ РЕФЕРАТОВ № Тема реферата Предлагается осветить следующие вопросы:

п/п 1. Гидробиология, лимнология Их взаимосвязи и место в системе естественных наук.

и водная экология как науки Связи с другими науками. Смежные науки. Предмет, цель, методы исследований. История развития.

Основные направления. Общая и прикладная гидробиология. Практическая значимость.

2. Горизонтальное и Литоральная (эпилитораль, супралитораль, вертикальное деление озер в эулитораль; верхняя, средняя, нижняя гидробиологии инфралитораль) и пелагическая (литопрофундаль и профундаль) зоны. Фотическая и афотическая зоны.

3. Известнейшие озера мира Одно из следующих озер (Танганьика. Ньяса, Виктория, Чад, Джордж, Ладожское, Онежское, Констанц, Балатон, Лох-Несс, Верхнее, Мичиган, Гурон, Онтарио, Эри, Кратер, Титикака, Тайху, Бива, Хубсугул, Эйри) описать по следующей схеме:

наибольшие длина, ширина, глубина; площадь водного зеркала, объем, средняя глубина; длина береговой линии, развитие береговой линии; сток, водообменность, возраст и происхождение, особенности химического режима озера, биологические особенности, использование.

4. Разнообразие озер Наибольшие озера мира и России по площади водного зеркала, объему, максимальной глубине.

5. Генетические классификации Классификация озер Мюррэя: каменные, барьерные и озер органические бассейны. Классификация озер Швербеля: тектонические (включая кратерные), барьерные, вырытые.

6. Тектонические озера. Происхождение озер в результате тектонической № Тема реферата Предлагается осветить следующие вопросы:

п/п Вулканические бассейны деятельности. Свалы, грабены, рифты, подъемы.

(кратерные или кальдеровые, Примеры озер каждой группы.

лавовые плотины, на лавовом основании) 7. Метеорные, карстовые, Краткая характеристика каждой группы, примеры ледниковые озера озер для каждой группы.

8. Барьерные озера. Описать происхождение озер в результате действия Органические: фитогенные, рек (дельтовые, старичные, водопадные озера), ветра, зоогенные, антропогенные волн (прибрежные озера, лагуны, фьорды). Краткая характеристика каждой группы, примеры.

9. Главные биотопы в водоеме Описать особенности водной толщи и границ вода/воздух, вода/дно, вода/воздух/дно как сред обитания организмов. Краткие характеристики населяющих их групп организмов.

10. Сообщество толщи вод С биоэкологической точки зрения (продуценты, консументы, редуценты) и с лимнологической точки зрения (планктон и нейстон). Краткая характеристика, примеры организмов.

11. Бентос С биоэкологической точки зрения (продуценты, консументы, редуценты) и с лимнологической точки зрения (различные структурно-функциональные группы бентонтов). Краткая характеристика, примеры организмов.

12. Тепловая стратификация озер Эпилимнион, металимнион (термоклин), гиполимнион. Сезонное «нормальное» поведение озера. Голомиктические и меромиктические озера.

Миксолимнион и монимолимнион.

13. Классификации озер, Классификация озер Уиппла (полярные, умеренной основанные на зоны, тропические озера; придонная температура:

стратификации постоянная, переменная, близкая поверхностной).

№ Тема реферата Предлагается осветить следующие вопросы:

п/п Классификация Фореля (полярные, умеренной зоны, тропические озера; мелкие, глубокие озера).

Классификация Хатчинсона (амиктические, холодные мономиктические, димиктические, теплые мономиктические, олигомиктические). Дополнение к ней: холодные и теплые полимиктические. Примеры озер каждой группы.

14. Биологическая Классификация Тинеманна (олиготрофные и классификация озер эвтрофные озера). Современная биологическая классификация (дистрофные, ультраолиготрофные, олиготрофные, мезотрофные, эвтрофные, гиперэвтрофные) озер. Морфометрия, оптические свойства, гидрохимия, растения, животные, продуктивность озер разной трофности. Примеры озер каждой группы.

15. Уровни организации живых Структура, плотность, динамика популяций. Поток систем: популяции энергии через популяцию. Плодовитость популяций.

Стратегии развития популяций (R, K, L–стратегии).

16. Уровни организации живых Взаимодействия популяций (хищничество, систем: сообщества паразитизм, конкуренция, аменсализм, комменсализм, симбиоз).

17. Уровни организации живых Структура биоценозов.

систем: биоценозы 18. Экосистемы Потоки энергии в экосистемах. Круговорот вещества в экосистемах.

19. Водные экосистемы Структурные и функциональные особенности водных экосистем. Водные экосистемы и водные геосистемы.

Иерархия водных экосистем. Водные экосистемы циклического, транзитного и каскадного типов.

20. Первичная продукция Методы ее определения. Классификация водоемов по № Тема реферата Предлагается осветить следующие вопросы:

п/п величине первичной продукции.

21. Эвтрофирование Лимитирующие факторы. Биогенные элементы.

Источники поступления и образования в водоемах.

Распределение, динамика и роль в водоемах.

Антропогенное эвтрофирование: причины и контроль.

22. Хозяйственно-бытовые Состав, последствия сброса. Особенности действия на сточные воды речные и озерные системы.

23. Природные и синтетические Примеры, особенности воздействия на водные загрязняющие вещества экосистемы, трансформация.

24. Нефть и нефтепродукты в Источники поступления в гидросферу. Состав окружающей среде нефтепродуктов. Воздействие на гидробионтов.

Pages:     | 1 |   ...   | 10 | 11 || 13 | 14 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.