Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения в районе сельскохозяйственной деятельности :



  • Название:
  • Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения в районе сельскохозяйственной деятельности
  • Кол-во страниц:
  • 127
  • ВУЗ:
  • МГИУ
  • Год защиты:
  • 2010
  • Краткое описание:
  • Оглавление

    Наименование разделов Стр.

    Введение 5

    1. Природные особенности территории исследований 9

    1.1 Географическое положение 9

    1.2 Гидрография 10

    1.3 Климатические условия 12

    1.4 Растительность 13

    1.5 Геоморфология 14

    1.6 Геологическое строение 15

    1.6.1 Породы докембрийского возраста 15

    1.6.1.1 Эктиниты 15

    1.6.1.2 Мигматиты 15

    1.6.2 Плутонические и вулканические породы 20

    1.6.3 Породы мелового возраста 21

    1.6.3.1 Породы среднего мелового возраста 21

    1.6.3.2 Породы верхнего мелового возраста 22

    1.6.4 Породы четвертичного возраста 22

    1.6.4.1 Древние аллювиальные отложения 22

    1.6.4.2 Современные аллювиальные отложения 23

    1.6.4.3 Пролювиальные отложения 23

    1.6.4.4 Элювиальные и коллювиальные отложения 23

    1.6.5 Тектонические особенности 24

    1.7 Гидрогеологические условия изучаемой территории 25

    1.7.1 Четвертичный водоносный горизонт 25

    1.7.2 Меловый водоносный горизонт 26

    1.7.3 Водоносный горизонт кристаллического фундамента 31

    1.7.4 Режимные наблюдения за уровнем грунтовых вод на изу- 31 чаемой территории

    1.8 Характеристики зоны аэрации 41

    1.8.1 Породы зоны аэрации 41

    1.8.2 Почвы * 45

    1.8.2.1 Аллювиальная почва 45

    1.8.2.2 Железистая почва 45

    1.8.2.3 Гидроморфная почва 46

    1.8.2.4 Щебнистая почва 46

    2. Методы оценки защищенности подземных вод 49

    2.1 Современное состояние проблемы защищенности грунтовых вод 49 от загрязнения, анализ и обобщение выбора методик для бассейна р. Бенуэ

    2.2 Методика оценки защищенности грунтовых вод бассейна 61 р. Бенуэ

    2.2.1 Общий подход 61

    2.2.2 Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения ма- 65 лоопасными загрязняющими веществами

    2.2.3 Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения 67 чрезвычайно опасными загрязняющими веществами

    3 Оценка защищенности грунтовых вод бассейна р. Бенуэ от сельскохозяйственного загрязнения 70 3.1 Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения нитратами 70 3.1.1 Особенности нитратного загрязнения 70

    3.1.2 Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения нит- 73 ратами

    3.1.2.1 Качественная оценка защищенности грунтовых 73 вод бассейна р. Бенуэ от загрязнения

    3.1.2.2 Количественная оценка защищенности грунто- 80 вых вод бассейна р. Бенуэ от нитратного загрязнения

    3.1.2.3 Оценка уязвимости грунтовых вод к загрязне- 84 нию нитратами

    Выводы 94

    3.2 Оценка защищенности грунтовых вод от загрязнения пестици- 95 дами

    3.2.1 Особенности загрязнения пестицидами 95

    3.2.2 Оценка защищенности грунтовых вод бассейна р. Бенуэ 108 от загрязнения пестицидами

    Выводы 117

    4 Концепция мониторинга грунтовых вод бассейна р. Бенуэ 119

    4.1 Структура мониторинга гидросферы 120

    4.1.1 Изучение и сбор исходных материалов 121

    4.1.2 Обоснование зон санитарной охраны водозаборов 126

    4.1.3 Мониторинг защитной зоны 131

    4.1.4 Мониторинг подземных вод 136 4.2. Подсистема наблюдений 139

    4.3 Подсистема оценок 149

    4.4 Подсистема прогноза 150

    4.5 Выход из системы мониторинга 151

    4.6 Рекомендации по использованию удобрений и пестицидов на 153 исследуемой территории

    4.6.1 Рекомендация по внесению нитратных удобрений на изу- 153 чаемой территории

    4.6.2 Рекомендации по использованию пестицидов на изучае- 153 мой территории

    Заключение 158

    Список литературы 159
    Введение



    ВВЕДЕНИЕ

    Актуальность

    Высокая эффективность азотных удобрений для достижения высокой урожайности в связи с потребностями * увеличивающегося населения и применение пестицидов для борьбы против вредных насекомых, растений и др. обусловливает в последние годы постоянный рост их использования и производства: В результате интенсивного использования азотных удобрений и пестицидов загрязняются подземные источники: питьевой воды. Борьба с загрязнением, попавшим в водоносный горизонт — сложная задача; требующая дорогостоящих, часто труднореализуемых мероприятий даже в развитых странах. При: большом накоплении; в пласте; загрязняющих веществ ? (нитратов и пестицидов), а также при низких фильтрационных свойствах водовмещающих пород время, необходимое для полного извлечения загрязнения из ПВ, может измеряться десятками и даже сотнями лет. Поэтому, как и во многих странах, загрязнение азотными удобрениями и г пестицидами стало причиной нехватки питьевой ¦ воды. В связи с этим возникла необходимость охраны, пресных, фунтовых, вод! (ГВ) бассейна р. Бенуэ в административной провинции республики; Камерун «Северная» от загрязнения нитратами и пестицидами: Грунтовые воды данного бассейна i — единственный источник питьевой воды в районе. Эти воды уникальны по запасам и по химическим параметрам в данной части страны с тропическими климатическими условиями. На территории бассейна ведется сельскохозяйственная деятельность, сопровождающаяся использованием минеральных удобрений и пестицидов. В результате использования этих веществ ТВ могут загрязняться. Во избежание этого целесообразно проведение оценки защищенности ГВ от загрязнения нитратами и пестицидами, как наиболее возможных загрязнителей ГВ бассейна р. Бенуэ.

    Цель и задачи работы

    Целью данной работы является оценка защищенности ГВ бассейна р. Бенуэ от загрязнения нитратами и пестицидами. Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:

    1. Изучены природные факторы защищенности ГВ бассейна р. Бенуэ и определен защитный потенциал защитной зоны, отделяющей ГВ от

    поверхностного загрязнения и имеющей двухуровенное строение (почвы и породы зоны аэрации). Выделены типовые участки; характеризующие строение защитной

    т

    зоны по трем показателям: литолого-генетическому составу почвенного покрова, литолого-генетическому составу пород зоны аэрации (ЗА) и мощности защитной зоны (33).

    2. Оценена защищенность ГВ от загрязнения нитратами путем определения времени, за которое нитраты могут продвинуться до уровня грунтовых вод (УГВ).

    3. Оценена уязвимость ГВ к загрязнению нитратами через определение времени, за которое концентрация нитратов в ГВ достигнет ПДК.

    4. Определена степень уязвимости ГВ к загрязнению нитратами при различной величине их использования.

    5. Оценена защищенность ГВ от загрязнения пестицидами: ДДТ и линданом путем определения времени их продвижения через защитную зону до УГВ.

    Ф 6. Разработаны предварительные рекомендации по количеству

    использования нитратов и пестицидов. .

    7. Сформирована концепция мониторинга ГВ бассейна р. Бенуэ и обоснованы зоны санитарной охраны водозаборов (ЗСО).

    Фактический материал

    ^ В основу данной работы положены результаты исследований следующих научно-

    исследовательских организаций: научно-исследовательского центра ORSTOM (Office de Recherche Scientifique des Territoires d'Oirtre-Мег), министерств минеральных, водных ресурсов и энергетики, сельского хозяйства, животноводства. Основными объектами исследований были ГВ мелового, водоносного горизонта, сложенного песчаниками. Были использованы климатические данные и сведения о литологическом составе геологических разрезов, вскрытых гидрогеологическими скважинами и колодцами (около 300), оборудованных в последние 32 года; результаты химических анализов ГВ в г. Гаруа и других городах, проведенных в 2001г. (около 30 анализов).

    В работе также использованы литературные данные.

    Фактический материал обработан автором, в результате; чего построены специальные карты и проведены оценки- защищенности и уязвимости ГВ к загрязнению.

    Научная новизна работы.

    Данная работа является первой, посвященной гидрогеоэкологии ГВ бассейна р. Бенуэ. В процессе выполнения работы получены следующие новые результаты:

    1: Проведено районирование и картирование; ГВ по степени уязвимости к загрязнению нитратами при различных нагрузках и установлены оптимальные нагрузки по нитратам на различных участках территории бассейна! р. Бенуэ, что может служить основой для оптимального внесения азотных удобрений.

    2. Проведено районирование и картирование ГВ бассейна р. Бенуэ по степени защищенности от загрязнения пестицидами: ДДТ и линданом.

    3. Обосновано размещение наблюдательной сети и водно-балансовых участков в системе мониторинга ГВ на изучаемой территории.

    4. Рекомендованы оптимальные периоды для внесения нитратов и пестицидов с учетом метеорологических факторов на изучаемой территории.

    Практическая значимость работы.

    ^ В настоящее время отмечается интенсивный приток населения из провинции

    «Дальний) Север» на территорию исследований из-за нехватки питьевой воды и плодородных земель.

    Результаты выполненных исследований могут быть использованы для:

    — определения, применяемой защищенности и уязвимости ГВ от загрязнения нитратами, ДДТ и линданом.

    4. Концептуальный подход к организации мониторинга ГВ на территории сельскохозяйственного освоения и рекомендации по организации режимной сети и по использованию азотных удобрений и пестицидов на исследуемой территории.

    ^ Апробация работы и публикации

    Основные результаты диссертационной работы доложены на межвузовском семинаре студентов и молодых ученых «Экологическая безопасность и устойчивое развитие» (г. Москва, 2004г).

    По теме диссертации опубликовано 2 работы и одна находится в печати.

    0 Структура и объем работы

    Диссертация содержит 165 страниц текста, 26 таблиц, 37 рисунков и состоит из введения, 4х глав, заключения и списка литературы из 92 наименований.

    Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю профессору А.П. Белоусовой за постоянное внимание и всестороннюю помощь при выполнении данной; работы. Автор благодарен заведующему кафедрой гидрогеологии МГГРУ профессору В. М. Швецу, проректору по международным связям М. А: Емелину и декану по работе с иностранными учащимися профессору Ж.В. Бунину за: возможность продолжения обучения в аспирантуре по государственной линии. Автор искренне признателен всем сотрудникам кафедры

    D гидрогеологии МГГРУ за внимание и поддержку.

    8

    ГЛАВА 1. ПРИРОДНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ ИССЛЕДОВАНИЙ

    Щ

    1.1. ГЕОГРАФИЧЕСКОЕ ПОЛОЖЕНИЕ

    Бассейн р. Бенуэ является частью административной провинции. республики Камерун «Северная». Провинция «Северная» ограничена широтами 8° С и 10° С и долготами +12° С и +14°20 С. На западе провинция фаничит с республикой Нигерия и на востоке — республикой Чад. Она находится между провинциями Адамауа на юге и «Дальний север» на севере. По населению данная провинция занимает третье место в стране. Около 82% из жителей' занимаются сельскохозяйственной и животноводческой деятельностью. Столица провинции — г. Гаруа. В среднем население г. Гаруа составляет 209560 человек (SNEC, 1998).

    Изучаемая территория — бассейн р. Бенуэ--это пенеплен, занимающий

    центральную часть провинции. Она находится между широтами 9° С и 9°30 Си '•г долготами 13°30 С и 14°20.С Южная фаница территории совпадает с фаницей меловых отложений (рис. 1.1). Южная граница захватывает район Рей-Буба на юго-востоке и продолжается к западу в районы Чебоа, Туруа и Бека. На севере г. Рей-Буба фаница направлена СЗ — ЮВ. Это направление сохраняется до района Нденги на правом берегу р. Кеби. Северная фаница протягивается на восток

    столицы от района Бэ и отсюда продолжается в СЗ — ЮВ до р. Тиел на границе

    Ф

    Камерун — Нигерия. Таким образом, бассейн захватывает часть административных

    округов Бенуэ и Майо-Рей. Общая площадь изучаемой территории составляет около 7000 км2.

    Дорожная сеть на данной территории не плотная. Основную; роль играет автомагистраль Гаундерэ — Гаруа — Маруа, которая продолжается до республики Чад и имеет внутренние ветви в Бибеми и Чоллирэ на востоке и на юге провинции соотвественно. Во внутреннюю дорожную сеть включается и автотрасса Питоа — Гаруа — Рей-Буба.

    ¦ Маруа ПРОВИНЦИЯ ДАЛЬНИЙ СЕВЕР

    Нгаушгерэ

    ПРОВИНЦИЯ АДАМАУА

    Округ Майо Луги

    Округ Бенуэ

    ОгругФаро

    Округ Майо Рей

    Заповедник

    Лвюгрисси

    Границы страны в пределах провинции Северная

    Границы райна работ

    Рис. 1.1. Географическое расположение территории работ

    10

    1.2. ГИДРОГРАФИЯ

    Вся гидрографическая сеть провинции «Северная» принадлежит бассейну Атлантического океана за исключением р. Вина на юго-востоке. Река Бенуэ представляет собой важнейшую реку во всей провинции. Она имеет два главных притока (рис.1.1): 1— р: Фаро, дебит р: Фаро колеблется от 18 м3/с в засушливый; сезон (в марте месяце) до 1240 м3/с в сезон дождей (конец июня — начало октября), она впадает в р. Бенуэ на границе страны с республикой Нигерия; 2—р. Кеби, впадающая в реку Бенуэ ранее р. Фаро в 20 км на востоке от столицы провинции Гаруа. Кроме этих притоков р. Бенуэ имеет другие более мелкие притоки, например р. Тиел на западной границе, Дука и Биносси на юге Гаруа; Годи, Бей и Рей на юго-востоке территории.

    На изучаемой территории р. Бенуэ течет с юго-востока и продолжается на северо-запад до юга г. Гаруа. отсюда она изменяет свое направление на запад, ^, далее она пересекает границу Камеруна и протекает на востоке республики Нигерия. В Нигерии р. Бенуэ объединяется- с р. Нигер, которая впадает в Атлантический океан (Гвинейский залив). Река Бенуэ имеет большое значение: на ней построена гидроэлектростанция в г. Лагдо. Дебит рек чрезвычайно пестрый — 2.45 м3/с в апреле и 1870 м3/с в сентябре. Амплитуда его колебания велика и зависит от количества атмосферных осадков и от испарения, среднегодовая Ш температура воздуха составляет 28°С. В районе Гаруа испарение с поверхности рек составляет более 1900 мм/ год при количестве атмосферных осадков 1034 мм/ год. Эти значения указывают на том, что большая доля вод рек расходуется на испарение- Как последствие этого интенсивного испарения в апреле месяце большинство рек осушаются либо частично, либо полностью. Например, р. Дука; и: Биносси на левом берегу, Гулонго и Адуа на правом берегу осушаются полностью.

    В крупных реках (Бенуэ, Фаро, Кеби) отмечается значительное уменьшение

    их ширины. С июля по октябрь выпадают сильные дожди, и отмечается подпор вод в

    реках, дебит р. Бенуэ растет. Средняя величина модуля р. Бенуэ за: 22 года

    составляет 250 м3/с/км2, 311 м3/с/км2 для р. Фаро и;99,5 м3/с/км2 для р: Кеби [77].

    К* Река Бенуэ дренирует ГВ мелового и четвертичного водоносных горизонтов.

    Река Бенуэ, Кеби и Фаро сходны по форме, сходство состоит в том, что все они образуются из двух или трех главных ветвей: Бенуэ на юго-востоке является

    11

    результатом объединения; р. Рей и Годи. Большая часть бассейна последней (р.

    Годи) находиться в соседней Центральной Африканской Республике (ЦАР). Река

    Щ

    Кеби образуется из двух притоков — Кабиа на востоке и Луги на севере. Река Фаро

    образуется из притоков Чамба, Фаро и Део.

    1.3. КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ

    Бассейн Бенуэ находится в зоне тропического климата [62], характеризующегося чередованием сухого и влажного сезонов. Засушливый сезон длится; с ноября по март. Влажный сезон охватывает промежуток с мая по сентябрь. Апрель и октябрь являются переходными месяцами.

    Чередование сезонов здесь находится под контролем двух ветров: сухого и ь горячего Гарматана из Сахары, дующего к югу, и влажного Муссона, формирующегося на южном берегу моря и дующего к северу. Место встречи этих; ветров называется «Интертропический Фронт» (ИТФ). Фронт движется между. +4 параллелью и +20. Прямо на севере ИТФ находится зона Гарматана, характеризующаяся чистым небом с малой облачностью. Город Гаруа находится в этой зоне с ноября до марта. На юге, далеко от ИТФ, небо покрыто облаками, часто на фоне ураганов. Такая погода встречается на всей территории провинции «Северная» с мая до сентября. Необходимо учитывать направление ветров при рассмотрении мер по охране ПВ от загрязнения пестицидами.

    В связи с изменением; местонахождения ИТФ, т.е. движением Гарматана v и Муссона меняется и режим осадков: количество атмосферных осадков не одинаково. В сухой сезон атмосферные осадки практически отсутствуют. Среднее количество, как показали работы научного исследовательского института (ORSTOM, 1978), не превышает 4— 5: мм в месяц (таб.1.1). Во влажный период количество атмосферных осадков резко увеличивается с начала сезона и достигает своего пика к концу сентября. Среднегодовое количество атмосферных осадков достигает 1035 мм/год (таб.1.1, 1.2).

    Инфильтрационный процесс начинается к половине июня. Уже с половины июля до половины октября инфильтрация вод достаточна для восстановления вод, потерянных в процессе испарении.

    12

    Таблица 1.1. Среднемесячное количество атмосферных осадков (мм)

    #

    Месяц; Я Ф М А М И И А С О Н Д Годовое

    Рср. 0 0.4 4 42 122 152 184 239 215 73 1 1 1033

    Таблица 1.2. Количество дней с осадками в месяце (мм)

    Месяц Я Ф м- А М V\ И А С О Н Д за год

    Число дней 0 0 1 5 10 12 14 16 16 8 0 0 81

    Температура воздуха высокая. Средне годовая её величина составляет 28°С.

    Суточная амплитуда колебания температуры, очень большая. Минимальное ее

    значение в г. Гаруа составляет 11,2° в декабре, и максимальное 44,9° в мае.

    Среднемесячная температура воздуха складывается следующим образом (таб. 1.3):

    Таблица 1.3. Среднемесячная температура воздуха (°С)

    Месяц Я Ф М: А М И И А С О Н Д

    Гер. 26,2 29.0 32.2 32,3 30,4 27,6 26,4 26,2 26,4 27,9 27,5 26,3

    1.4. РАСТИТЕЛЬНОСТЬ

    Растительность на изучаемой территории представляет собой кустарниковую: савану, местами встречаются прозрачные леса, являющиеся защищенными территориями. Эти леса составляют заповедники Бенуэ [81, 83].

    В долинах рек кусты отсутствуют, здесь господствует трава. Долины рек представляет собой l превосходное место для сельскохозяйственной деятельности; По этой причине естественная флора часто заменена выращиваемыми культурами (рис, сорго, арахис, хлопчатники т.д.) Другими воздействиями населения на растительность являются пожары, вызванные охотниками в сухой период, и животноводство. Животные используют флору, как корм и в тоже время они; уплотняют землю, что препятствует развитию растительности. Животные также выбрасывают свои экскременты на поверхности земли, что представляет большую опасность с точки зрения загрязнения ПВ нитратами.

    13

    1.5. ГЕОМОРФОЛОГИЯ!

    С геоморфологической точки зрения, как уже сказано выше, территория исследований представляет собой; широкий пенеплен, ширина, которого может достигать 80 км; [62, 77]. Особенности изучаемого бассейна позволяют его подразделить на две части: западную и восточную. Граница между ними совпадает с: местом соединения рек Бенуэ и Кеби: Западная часть характеризуется изменчивостью морфологии. Встречаются мелкие аллювиальные долины, мелкие пенеплены более или менее пересеченные оврагами и песчаниковыми холмами:

    Две причины могут объяснить этот факт. Первая--это пенепленизация всех

    осадочных пород (древних осадков, песчаников, аллювиальных отложений) после их накопления. Вторая причина; — это образование ложа р. Бенуэ в результате возникновения тектонических нарушений между песчаниковыми плато на севере и на юге. Абсолютная отметка ложа р. Бенуэ составляет 170 — 250 м. Западная- часть изучаемой территории подвергалась интенсивному размыву, местами существуют железистые кирасы, которые противостоят эрозии. На; этих местах расположено огромное количество возвышающихся холмов; выше над окружающей их местностью на, 250 — 300 м, их высота колеблется от 400 до 500 ми выше. Примерами! таких холмов могут служить гора а Тингелин на. севере г. Гаруа^ с абсолютной отметкой 734 ми на правом берегу р. Бенуэ горы Цидири; (480 м), Калдерэ (571 м) и Дука(507 м). Последние четыре холма, находятся в нижнем течении р. Бенуэ и на левом берегу от г. Гаруа, они сложены вулканическими породами (трахитом и иногда базальтом).

    Восточная часть бассейна характеризуется более ровным рельефом. Морфология слабо меняется — пенеплен, в центре которого накоплены аллювиальные отложения: В дождливый ¦ период данная часть затоплена, ее ширина достигает 15 км. Здесь. идентифицируются три места с положительными структурами и высотой, превышающей; абсолютную отметку поверхности пенеплена на 250 м: 1— место соединения Бенуэ и Кеби, где находится поднятие гнейсов на 250 м. выше аллювиального плена; 2 — горы Лагдо и Дука; 3 — сеть гранитовых холмов, обрамляющих северную часть заповедника Бенуэ и протягивающихся на северо-запад на 35 км 1 ЗЗы

    1968

    Автодороги Разломы

    Скважина (см разрез)

    • Нкойг -Баконё

    Бумедже Ламу дан

    "Тонго

    Условные ооозначения

    Четвертичный водоносный горизонт: пески и глины

    Верхний меловый водоносный горизонт: песчаники Гаруа: песчаники, галька

    Средний меловый водоносный горизонт: песчаники Бенуэ песчаники, галька, мергель

    Водоносные горизонт щита -трещиноватые породы и кора выветривания

    По материалам" WAKUTI"

    Рис 1.2. Геолого-гидрогеологическая карта бассейна р. Бенуэ

    Масштаб 1:200000 (с уменьшением в 5 раз )

    Список литературы
  • Список литературы:
  • *
  • Стоимость доставки:
  • 230.00 руб


ПОИСК ДИССЕРТАЦИИ, АВТОРЕФЕРАТА ИЛИ СТАТЬИ


Доставка любой диссертации из России и Украины