Методологічні основи дослідження чинників та процесів формування хімічного складу поверхневих вод України

Для басейну Сіверського Донця характерний високий вміст сполук азоту, що пов'язано, як з природними умовами, так і з антропогенним чинником. Максимальні значення сполук спостерігалися у воді річок Лопань та Уди, які приймають стічні води м.Харкова, і мають природний стік значно менший порівняно з об`ємом стічних вод. Підвищений вміст спричинений стічними водами м. Харкова, спостерігається на значному відтинку р.Сіверський Донець, нижче впадіння річки Уди.

Надходження забруднених стічних вод призводить до порушення кисневого режиму річок. Протягом року спостерігалося зменшення вмісту кисню до граничних меж у воді річок Уди (м. Харків та смт Есхар), р. Кальміус (м. Донецьк) та у р. Бахмут (м. Артемівськ).

Відзначено, що у воді річок більшості басейнів України за останнє десятиріччя спостерігається покращення екологічного стану води, що у першу чергу пов'язано із скороченням господарської діяльності. Проте в останні роки відзначалося його погіршення у басейнах Дунаю, Західного Бугу і, найбільшою мірою, Дністра та річок Приазов'я.

У розділі 7 згідно з “Методикою екологічної оцінки поверхневих вод за відповідними категоріями” (Романенко В.Д. та ін., 1998) з використанням розробленої нами ІАС проведено обчислення екологічного індексу якості поверхневих вод України за період 1994-2004 рр. за середніми гідрохімічними показниками. Найбільш чистими за значенням є річки Криму (у середньому компонентів сольового складу найчистішими є річки басейну Дунаю найбільш забрудненими - річки Приазов`я та Криму З еколого-санітарної точки зору найчистішими є річки Криму та басейну Дніпра найбільш забрудненими - річки басейнів Сіверського Донця та Західного Щодо специфічних показників токсичної дії, то найбільш сприятливими є річки Криму), а басейнів Сіверського Донця та Дніпра характерне високе забруднення (відповідно

За характером переважного забруднення вод виділено дві основні групи річкових басейнів. Першу складають ті з них, у водах яких серед забруднювальних речовин переважають компоненти з вираженою токсичною дією (важкі метали, нафтопродукти, феноли, СПАР). Присутність зазначених речовин у поверхневих водах в основному обумовлена господарською діяльністю людини. Це басейни Дніпра, Дністра, Дунаю і Південного Бугу. До другої групи віднесені басейни річок, де найвагомішими чинниками забруднення вод є санітарно-екологічні (трофо-сапробіологічні) показники - вміст кисню, мінеральні форми азоту та фосфору, завислі речовини, окиснюваність води, БСК, величина Таке забруднення вод в основному пов'язане із надходженням неочищених або недостатньо очищених господарсько-побутових стоків. Це басейни Сіверського Донця, річок Приазов'я, Західного Бугу. Тільки у водних об'єктах Криму забруднення вод в основному обумовлене вмістом розчинених солей.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено результати розробки методологічних основ системних гідрохімічних досліджень, що базуються на поєднанні географічних підходів вивчення умов та чинників формування хімічного складу поверхневих вод, з фізико-хімічними процесами трансформації речовин у водному середовищі, та реалізації запропонованого напрямку на прикладі поверхневих вод України. Уперше, на основі синтезу двох гідрохімічних напрямів отримано нові дані щодо кількісної оцінки впливу природних та антропогенних факторів на формування хімічного складу та якість поверхневих вод усіх великих річкових басейнів України.

Описані механізми та процеси самоочищення водного середовища від різноманітних класів поллютантів, представлені результати термодинамічних розрахунків та експериментальних робіт цього напрямку. Виконано картування поверхневих вод України за елементами сольового складу, біогенними речовинами, важкими металами, органічними речовинами. Проведено типізацію поверхневих вод України за вмістом розчиненого у воді кисню. У роботі отримані наступні наукові і практичні результати.

1. На основі матеріалів експедиційних досліджень та аналізу багаторічних (1989-2006 рр.) даних базового гідрохімічного моніторингу поверхневих вод України, що здійснюється Державною гідрометеорологічною службою, встановлено, що:

- фізико-географічне розташування річкових басейнів, їх кліматичні та геоморфологічні особливості, включаючи характер ґрунтово-рослинного покриву, температуру повітря, кількість та інтенсивність атмосферних опадів, льодові явища, випаровування з поверхні водозбірної площі та води, гідрологічний режим річок разом з гідробіологічними особливостями та рівнем залягання ґрунтових вод - головні природні фактори, що прямо або опосередковано впливають на формування хімічного складу поверхневих вод України;

- для лівобережних приток Дніпра (річки Псел, Орель, Ворскла, Самара), більшої частини басейну Сіверського Донця, річок Приазов'я, р. Інгулець (правобережної притоки Дніпра) отримані відмінні від раніше встановлених закономірностей між витратами води та концентраціями окремих елементів сольового складу і мінералізацією води, що обумовлено значним накопиченням у товщі водно-сольового обміну великої кількості солей в результаті їх випаровувального концентрування;

- особливості формування розчинених органічних визначаються в першу чергу природними факторами, а саме - режимом водності. Встановлено, що при підйомі рівнів води відбувається збагачення розчиненими органічними речовинами поверхневих вод за рахунок конвективної дифузії. Одночасне збільшення кольоровості води в цей період свідчить про переважно гумусову природу органічних речовин. Встановлено пряму лінійну залежність між витратами води і її окиснюваністю. Залежність між кольоровістю й вмістом у воді заліза дає підставу припустити, що останнє надходить у водне середовище переважно у вигляді комплексних сполук із гумусовими речовинами;

- отримано нові дані щодо впливу оптичних властивостей води на інтенсивність протікання гідробіологічних та фізико-хімічних процесів. Встановлено, що збільшення вмісту у воді розчинених органічних речовин гумусової природи за рахунок збільшення кольоровості води призводить до значного зменшення фотичного шару і, відповідно, чисельності фітопланктону у водному середовищі. Це, у свою чергу, викликає зміну фізико-хімічних умов водного середовища (газового режиму, окисно-відновних умов, рівноважного стану основних гідрохімічних систем, форм знаходження речовин), направленості трансформації та міжфазового розподілу хімічних елементів;

2. Проведено, на прикладі басейну Дніпра, оціночні розрахунки впливу урбанізованих територій на якість поверхневих вод показали, що міста впливають переважно на додаткове надходження сполук азоту, фосфору, а також забруднювальних речовин техногенного походження - СПАР, нафтопродуктів, важких металів. Головну роль у цьому відіграють недостатньо очищені стічні води комунальних підприємств. Найменшою мірою урбанізовані території впливають на мінералізацію та іонний склад води. Встановлено, що:

- точкові джерела забруднення призводять до локального впливу на екосистему річки-приймальника, що характеризується змінами концентрацій окремих параметрів у створах нижче випусків стічних вод. Ступінь впливу стічних вод визначається кратністю їх розбавлення більш чистими природними водами та здатністю водної екосистеми до ефективного самоочищення.

3.Уперше виконано системні дослідження щодо кількісної оцінки сучасного стану та динаміки зміни хімічного складу та якості поверхневих вод як окремих річкових басейнів, так і поверхневих вод України у цілому протягом 1989-2006 рр. Показано взаємозв'язок між економічним спадом в Україні протягом 1990-2003 рр. та зменшенням вмісту забруднювальних речовин в атмосферних опадах і поверхневих водах більшості річкових басейнів України. Встановлено, що:

- спад промислового виробництва в Україні призвів до зменшення енергоспоживання, викидів стічних вод, використання засобів агрохімії;

- між зменшенням валового внутрішнього продукту, зменшенням енергоспоживання, викидами забруднювальних речовин у атмосферне повітря, зменшенням об'ємів скиду стічних вод та зменшенням вмісту забруднювальних речовин в атмосферних опадах і поверхневих водах існує пряма взаємозалежність;

- протягом 1989-2002 рр. спостерігалась тенденція до зменшення вмісту забруднювальних речовин в атмосферних опадах та поверхневих водах більшості річкових басейнів України;

- економічний спад в Україні призвів до покращення екологічного стану поверхневих вод більшості річкових басейнів, однак, починаючи з 2003 р. вказана тенденція призупинилась;

- масштаби змін якості поверхневих вод для різних класів хімічних речовин неоднакові. Найбільші позитивні зрушення відзначено для сполук азоту, сульфатних іонів, важких металів, СПАР, нафтопродуктів, тобто, тих елементів, що надходять у водне середовище переважно за рахунок господарської діяльності;

- найменше спад господарської діяльності торкнувся загальної мінералізації води. Не зважаючи на зменшення концентрації окремих головних іонів, загальна мінералізація у поверхневих водах окремих річкових басейнів України змінилася мало;

- для басейнів Сіверського Донця й річок Приазов'я зміни у мінералізації води взагалі не відзначено.

4. На основі даних експедиційних досліджень, результатів лабораторних експериментів та матеріалів термодинамічних розрахунків отримано нові дані щодо головних фізико-хімічних та гідробіологічних процесів, які визначають трансформацію, міжфазовий обмін, та акумуляцію хімічних речовин у системі «вода - завислі речовини - донні відклади». Кількісно показано, що:

- за характерних для більшої частини річкових і озерних екосистем України фізико-хімічних умов водного середовища перерозподіл й трансформація важких металів відбувається у напрямку згори - донизу, тобто після надходження у водне середовище частина важких металів внаслідок гідролізу, сорбції, осадження та співосадження переходить з фази розчину у тверду фазу з наступним депонуванням у донних відкладах на ділянках з активними седиментаційними процесами;

- найбільш несприятливі кисневі умови для води басейнів р. Прип'яті, р. Десни, Київського та Канівського водосховищ обумовлені природними факторами і спостерігаються у зимовий період. При поєднанні низьких температур повітря (швидке настання льодоставу), наявності у воді розчинених органічних гумусової природи, амонійних форм азоту й заліза спостерігається різке (до 0,3 мг/добу) зниження вмісту кисню у воді;

- інтенсивність протікання гідробіологічних процесів визначає внутрішньорічний характер розподілу форм азоту. У пік вегетації, при максимальній чисельності фітопланктону у воді спостерігається мінімальна концентрація його розчинених форм. Отримано кількісні залежності між вмістом амонійних форм азоту й розчиненим у воді киснем.

5. Виконано термодинамічні розрахунки форм знаходження основаних на розрахунках швидкості молекулярної дифузії. Кількісно показано вплив концентрацій органічних речовин гумусової природи (гумінових і фульвокислот), головних катіонів, величини рН, температури води на зміни форм міграції важких металів. Детально описаний характер їхньої трансформації в залежності від зазначених факторів. Встановлено, що:

- до важких металів, які утворюють переважно стійкі комплексні сполуки з фульвокислотами відносяться

- далі в порядку зменшення відносного вмісту комплексних сполук, Cd, Mn. Для Mn переважаючою формою міграції (80-90%)є іонна форма.

6. На прикладі заліза досліджено основні фізико-хімічні параметри, що лімітують кількість його розчинених форм у водному середовищі. Встановлено, що концентрація у воді фульвокислот та величина рН є основними параметрами, що визначають форму міграції та кількість розчиненого заліза здатного до утримання у водному середовищі. Отримані термодинамічні розрахунки підтверджені результатами лабораторних експериментів і даними натурних досліджень на Канівському водосховищі та р. Десні.

7. Багаторічні натурні дослідження на водоймищі-охолоджувачі Запорізької АЕС та прилеглій акваторії Каховського водосховища дозволили встановити основні закономірності формування хімічного складу поверхневих вод в умовах значного теплового навантаження. Термодинамічне моделювання стану гідрохімічних систем дозволило не тільки прогнозувати їх стан під впливом температури води, а й використовувати розроблені технології для вирішення прикладних завдань безпосередньо на Запорізькій АЕС. Встановлено що:

- за рахунок випаровувального концентрування у водному середовищі збільшується концентрація добре розчинних хлоридних та сульфатних солей натрію та калію;

- підвищення величини рН за рахунок інтенсифікації гідробіологічних процесів призводить до зсуву рівноважного стану карбонатно-кальцієвої системи у бік утворення важкорозчинних сполук карбонату кальцію і виведення їх із фази розчину, що призводить до неефективної роботи систем охолодження енергоблоків внаслідок накипоутворення;

- за рахунок співосадження на твердій фазі відбувається часткове виведення із фази розчину важких металів.

8. Розроблено, адаптовано та доведено до реальних розрахунків комп'ютерні інформаційно-аналітичні системи для збереження, обробки та багатовекторного представлення гідрохімічної інформації на рівні створ-річка-річковий басейн-поверхневі води України.

9. Реалізована у вигляді закінченої комп'ютерної моделі ідея використання термодинамічного моделювання як для вивчення процесів формування хімічного складу поверхневих вод України (розрахунок рівноважного стану гідрохімічних систем, форм знаходження хімічних елементів та речовин у воді та порових розчинах донних відкладів, моделювання їх міжфазових трансформацій), так і для вирішення широкого спектру прикладних завдань.

10. Зроблено висновок про те, що поверхневі води України мають потужну буферну ємність та властивості до самоочищення. Встановлено, що, не зважаючи на значну кількість хімічних речовин техногенного походження, яка надходить у водне середовище, більшість річок, озер та водосховищ України до теперішнього часу не втратила здатності до самоочищення.

11. Уперше зроблено теоретичне припущення та на підставі результатів системних досліджень показано можливість відновлення якості поверхневих вод України в умовах зростання її економіки.

Представлені в роботі методичні, методологічно-прикладні та прикладні розробки застосовано для вирішення конкретних екологічних завдань як на окремих водних об'єктах, річкових басейнах, так і для оцінки глобальних екологічних змін поверхневих вод України у цілому.

Наукові, науково-практичні та прикладні результати роботи можуть бути використані державними органам для оцінки та прогнозування стану довкілля, удосконалення діючої системи моніторингу та прийняття ефективних управлінських рішень.

СПИСОК ОСНОВНИХ ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

Монографії:

1. Романенко В.Д., Афанасьев С.А., Васенко А.Г., Осадчий В.И., Андрейченко Ю.И., Набиванец Ю.Б. Идентификация и оценка источников загрязнения водных объектов (“горячих точек”) в бассейне Днепра на территории Украины/ Под ред. А.А. Галяпы. - Киев: Изд. ПолиграфКонсалтинг, 2003. - 282 с. (Аналіз впливу «гарячих точок» на хімічний склад води).

2. Осадчий В.И., Самойленко, В.Н., Набиванец Ю.Б. Информационный менеджмент экологического оздоровления международного бассейна Днепра. - Киев: Изд. Ника-Центр, 2004. - 152 с. (Постановка завдання, розроблення методології, практична реалізація для України).

3. Ллойд Э., Лупп М., Элион Д., Сингх Б., Добровольский Е., Каргил Р., Пейн Д., Алиев К., Афанасьев С., Андрейченко Ю., Анучкин В., Бамбалов Н., Васенко А., Володин И., Галяпа А., Комаров И., Набиванец Ю., Омельяненко В., Осадчий В., Павлов С., Паписов В., Рогунович В., Романенко В., Цыганков Н., Черепанский М.. Методика идентификации, оценки и приоритезации источников загрязнения водных объектов (“горячих точек”) в бассейне реки Днепр. - Киев: Изд. ПолиграфКонсалтинг, 2004. - 118 с. (Розроблення методологічних засад).

4. Набиванець Б.Й., Осадчий В.І., Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б. Аналітична хімія поверхневих вод. - К.: Наукова думка, 2007.-455 с. (Постановка завдання; розділ 1 - Характеристика хімічного складу поверхневих вод України), розділ 2 - Відбирання проб та їх підготовка до аналізу; розділ 3 - оцінка якості аналізу; методики аналізу важких металів у воді, донних відкладах, гідробіонтах).

Статті:

5. Закревський Д.В., Осадчий В.І. Формування газового та іонного складу води на Трубізькій осушувальній системі під впливом режиму рівнів і розчинених органічних речовин//Вісник Київського університету.- Серія географія.-1984.-№26.- С.47-54. (Збір та опрацювання вихідної інформації).

6. Закревский Д.В., Осадчий В.И. Гидрохимические условия на Трубежской осушительной системе//Мелиорация и водное хозяйство.-1984.-Вып.60.-29-33. (Збір та опрацювання вихідної інформації).

7. Савицкий В.Н., Осадчий В.И., Ромась Н.И., Чеботько К.А. Химический состав и некоторые свойства донных отложений устьевой части Днепровско-Бугского лимана//Водные ресурсы.- 1990, №2.- С.123-129. (Збір та опрацювання вихідної інформації, частково підготовка висновків).

8. Пелешенко В.И., Савицкий В.Н., Осадчий В.И., Михайленко В.И. Групповое экстракционно-атомно-абсорбционное определение тяжелых металлов в объектах окружающей среды с применением системмы декан-пеларгоновая кислота-бензиламин//Гидрохим. материалы.-1990.- Т.109.- С.85-90. (Виконання хіміко-аналітичних робіт, частково узагальнення).

9. Савицкий В.Н., Проскура Н.И., Осадчий В.И., Пелешенко В.И. Применение пеларгоновой кислоты для группового выделения тяжелых металлов при анализе твердых природных материалов// Журнал аналитич. химии.- 1991.- Т.46, Вып..11.- С. 2204 - 2208.(Виконання хіміко-аналітичних робіт, частково узагальнення).

10. Осадчий В.И., Пелешенко В.И., Савицкий В.Н. , Кирничный В.В., Гребень В.В., Годун О.С. Распределение тяжелых металлов в воде, взвешенных веществах и донных отложениях Дуная//Водные ресурсы. - 1993. - № 4. - Т.20.- С. 445-461.(Збір, хімічний аналіз вихідних матеріалів, аналіз розподілу важких металів у водах Дунаю).

11. Савицкий В.Н., Стецько Н.С., Осадчий В.И., Хильчевский В.К., Пелешенко В.И. Содержание и распределение некоторых загрязняющих веществ в водах Дуная//Водные ресурсы. - 1993. - № 4. - Т.20.- С. 462-468.(Збір вихідних матеріалів, аналіз розподілу пестицидів у водах Дунаю).

12. Осадчий В.І., Криничний В.В., Осадча Н.М. Форми міграції важких металів розчинених у воді Дніпровських водосховищ // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - 1998. - Вип. 246. - С. 105-119. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

13. Осадчая Н.Н., Осадчий В.И. Гумусовые вещества в воде днепровских водохранилищ // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 1999. - Вип. 247. - С. 189-201. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

14. Осадча Н.М., Осадчий В.І. Особливості формування хімічного складу поверхневих вод України у 2000 р. //Гідрологія, гідрохімія і ґідроекологія. - К.: Ніка-Центр, - 2001. - Т.ІІ. - С. 379 - 389. (Розроблення методичних засад, підготовка висновків).

15. Осадчая Н.Н., Осадчий В.И. Оценка выноса растворенных органических веществ гумусовой природы со стоком р. Припять // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 2001. - Вип. 249. - С. 161-177. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

16. Осадчий В.І. Основні тенденції формування хімічного складу поверхневих вод України у 1995-1999 рр. // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту.-К.:- 2001. - Вип. 248. - С. 138-153.

17. Осадчий В.І. Використання методів експериментальної гідрохімії і геоінформаційних технологій для оцінки стану та прогнозування якості поверхневих вод// Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія.- 2001.- Т. 2.- С.110-120.

18. Осадчая Н.Н., Осадчий В.И. К вопросу о загрязнении вод днепровского каскада органическими веществами // Вопросы химии и химической технологии. - 2002. - №5. - Специальный выпуск. - С. 250-254. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

19. Осадчий В.І., Осадча Н.М., Мостова Н.М. Вплив урбанізованих територій на формування хімічного складу поверхневих вод басейну Дніпра // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 2002. - Вип. 250. - С. 242-261. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

20. Ухань О.О., Осадчий В.І., Осадча Н.М., Манченко А.П. Особливості формування хімічного складу поверхневих вод басейну р. Сіверський Донець // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 2002. - Вип. 250. - С. 262-277. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

21. Осадча Н.М., Осадчий В.І. Стік розчинених гумусових речовин з басейну Прип'яті: розрахунок, чинники, річний розподіл // Український географічний журнал. - 2002. - №1. - С. 51-57. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

22. Забокрицька М.Р., Осадчий В.І., Хільчевський В.К. Екологічні проблеми транскордонного моніторингу якості вод басейну річки Західний Буг//Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2002. - Т.4. - С.25-34. (Аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

23. Osadchy V., Osadcha N., Nabyvanets Ju. Chemical composition and water quality of surface waters in Ukraine // Environmental Health Risk II, WIT Press, Southampton, Boston - 2003 - P. 15-24. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

24. Осадча Н.М., Осадчий В.І. Дослідження умов формування величини рН водних екосистем Дніпра, Дунаю, Західного Бугу //Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 2003. - Вип. 252. - С. 40-52. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

25. Клебанов Д.О., Осадча Н.М., Осадчий В.І. Оцінка виносу хімічних елементів водами Дунаю у сучасний період //Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - К.: - 2003. - Вип. 251. - С. 119-134.(Науковий супровід вирішення завдання, аналіз отриманих висновків).

26. Осадчий В.І., Мостова Н.М. Математичне моделювання стану гідрохімічних систем у водоймі-охолоджувачі Запорізької АЕС // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - Вип. 251, К.: 2003.- С. 95-111. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів, підготовка висновків).

27. Осадчий В.И., Манченко А.П., Осадчая Н.Н. Использование информационных технологий для оценки состояния и прогнозирования качества поверхностных вод Украины //Вода і водоочисні технології. - 2003. - №3 (7). - С. 44-56. (Розроблення методології, постановка проблеми, підготовка висновків).

28. Осадчий В.І., Набиванець Ю.Б., Самойленко В.М.Створення електронної бази екологічних даних щодо басейну Дніпра як прообразу міжнародної інформаційної системи // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту. - Вип. 251, К.: 2003.- С. 144-149. (Розроблення методології, постановка проблеми, підготовка висновків).

29. Забокрицька М.Р., Осадчий В.І. Характеристика антропогенного навантаження в басейні р. Західний Буг // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2003. - Т. 5. - С. 218-225. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів).

30. Осадчий В.І., Набиванець Б.Й., Осадча Н.М., Набиванець Ю.Б. Сучасний стан та перспективи розвитку контролю за якістю поверхневих вод України// Науковий вісник Ужгородського університету. - Серія Хімія. - 2003. Вип.9. - С. 92-97. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів).

31. Osadchy V., Osadcha N., Nabyvanets Y. Modelling of trace metal forms in water of the Dnieper reservoirs // Ekologiya (Vilnius). - 2003. - № 2. - P. 63-67. (постановка завдання, розроблення моделюючої системи).

32. Хільчевський В.К., Забокрицька М.Р., Осадчий В.І. Характеристика гідрохімічного режиму та стоку хімічних речовин річок басейну Західного Бугу // Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія, 2004. - Т. 6. - С. 159-172. (Науковий супровід вирішення завдання).

33. Осадчий В.І. Теорія та методи регіональних гідрохімічних досліджень//Збірник наукових праць Всеукраїнської екологічної конференції «Україна - рік після 5-ої Все європейської конференції міністрів охорони навколишнього природного середовища «Довкілля для Європи».- (Київ, 26-27 травня 2004 р.).- К.: Б.в., 2004.- С.40-52.

34. Осадчий В.І. Регіональні гідрохімічні дослідження: теорія, методологія, практика// Україна: географічні проблеми сталого розвитку: Зб. наук. пр. - К.: - 2004. - Т. 1. - С. 236-254.

35. Забокрицька М.Р., Осадчий В.І. Про гідроекологічні проблеми української частини басейну р. Західний Буг //Україна: географічні проблеми сталого розвитку: Зб. наук. пр. - К.: - 2004. - Т. 3. - С. 167-169. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів).

36. Осадчая Н.Н., Осадчий В.І., Саливон-Пескова В.Я. Прогноз режима цветности р. Десна // Наукові записки Тернопільського національного педуніверситету. - Серія біологія - 2005. - №3(26). - С. 332-335. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів).

37. Peleschenko V.I., Sawitzki V.N., Osadchy V.I., Greben W.W.Die Besonderheiten der Verteilung vo Schwermetallen im Wasser, in den Schwebestoffen und in den Grundsedimenten der Donau//Limnologische Berichte. Der 29 Tagung der IAD. Wissenschaftliche Kurzrefferate, Kiew, 16-22 September.- K.: Molod, 1991.- P.162-165. (Збір та аналіз вихідних матеріалів).

38. Peleschenko V.I., Sawitzki V.N., Osadchy V.I., Snezko S.I. Der Gehalt und die Roumliche dynamic von Pestiziden Erdolkohlenwasserstoffen und Fluchtigen Phenolen in den Donaugewassern// Limnologische Berichte. Der 29 Tagung der IAD. Wissenschaftliche Kurzrefferate, Kiew, 16-22 September.- K.: Molod, 1991.- P.166-169. (Збір та аналіз вихідних матеріалів).

39. Peleshenko V.I., Osadchyi V.I., Kyrnychnyi V.V. Mathematical modelling of metal speciation in natural waters// Proceedings of the Symposium “Hydrological, Chemical and Biological Processes of Transformation and Transport of contaminants in Aquatic Environments”, May 1993.- Rostov-on-Don.- 1993.- P. 261-270. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів).

40. Osadchyi V., Kyrnychnyi V., Peleshenko V., Greben V. Peculiarities of trace metal distribution in the abiotic environments of Danube's water ecosystem// XII Conference of the Danube Countries on Hydrological Forecasting and Hydrological bases of Water Management.-Budapest: VITUKI.-1994.-Vol.2.-P.741-745. (Розроблення методичних засад, аналіз отриманих результатів підготовка висновків).

41. Осадчий В.И. Основные тенденции изменения качества поверхностных вод Украины в современный период (1990-2005 гг.) // Матеріали Третьої Всеукраїнської наукової конференції “Гідрологія, гідрохімія і гідроекологія”, 15-17 листопада 2006 р., м.Київ.- К.: Ніка-центр, 2006. - С. 9-11

АНОТАЦІЯ

Осадчий В.І. Методологічні основи дослідження чинників та процесів формування хімічного складу поверхневих вод України. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук за спеціальністю 11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія. - Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС України та НАН України, Київ, 2008.

Дисертаційна робота присвячена розробленню методологічних основ системних гідрохімічних досліджень, які базуються на поєднанні географічних підходів вивчення умов та чинників формування хімічного складу поверхневих вод з фізико-хімічними процесами трансформації речовин у водному середовищі та реалізації запропонованого напрямку на прикладі поверхневих вод України.

Уперше, на основі синтезу двох гідрохімічних напрямів отримано нові дані щодо кількісної оцінки впливу природних та антропогенних факторів на формування хімічного складу та якість поверхневих вод усіх великих річкових басейнів України.

Розроблено, адаптовано та доведено до реальних розрахунків комп'ютерні інформаційно-аналітичні системи для збереження, обробки та багатовекторного представлення гідрохімічної інформації.

Реалізовано у вигляді закінченої комп'ютерної моделі ідею використання термодинамічного моделювання як для вивчення процесів формування хімічного складу поверхневих вод України, (розрахунок рівноважного стану гідрохімічних систем, форм знаходження хімічних елементів та речовин у воді, порових розчинах донних відкладів, моделювання їх міжфазових трансформацій), так і для вирішення широкого спектру прикладних завдань.

Показано взаємозв'язок між економічним спадом в Україні протягом 1990-2003 рр. та зменшенням вмісту забруднюючих речовин в атмосферних опадах та поверхневих водах більшості річкових басейнів України. Описано механізми та процеси самоочищення водного середовища від різноманітних класів поллютантів, представлено результати термодинамічних розрахунків та експериментальних робіт цього напрямку. Зроблено висновок про те, що поверхневі води України мають потужну буферну ємність та властивості до самоочищення.

Ключові слова: поверхневі води, донні відклади, чинники та процеси формування хімічного складу води, якість води, забруднення, процеси самоочищення, термодинамічне моделювання.

АННОТАЦИЯ

Осадчий В.И. Методологические основы исследования факторов и процессов формирования химического состава поверхностных вод Украины. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора географических наук по специальности 11.00.07 - гидрология суши, водные ресурсы, гидрохимия. - Украинский научно-исследовательский гидрометеорологический институт МЧС Украины и НАН Украины, Киев, 2008.

Диссертационная работа посвящена разработке методологических основ системных гидрохимических исследований, базирующихся на объединении географических подходов изучения условий и факторов формирования химического состава поверхностных вод с физико-химическими процессами трансформации веществ в водной среде и реализации предложенного направления на примере поверхностных вод Украины. Впервые, на основе синтеза двух гидрохимических направлений получены количественные данные о влиянии естественных и антропогенных факторов на формирование химического состава и качество поверхностных вод всех крупных речных бассейнов Украины.

Показано, что физико-географические условия речных бассейнов, их климатические и геоморфологические особенности, включая характер почвенно-растительного покрова, температуру воздуха, количество и интенсивность атмосферных осадков, ледовые явления, испарение с водосборной площади и воды, гидрологический режим рек, вместе с гидробиологическими особенностями и уровнем залегания грунтовых вод - основные природные факторы, которые прямо или косвенно влияют на формирование химического состава поверхностных вод.

Разработаны, адаптированы и доведены до реальных расчетов компьютерные информационно-аналитические системы для хранения, обработки и многовекторного представления гидрохимической информации.

Реализована в виде законченной компьютерной модели идея использования термодинамического моделирования как для изучения процессов формирования химического состава поверхностных вод Украины (расчет равновесного состояния гидрохимических систем, форм нахождения химических элементов и веществ в воде, поровых растворах донных отложений, моделирование их межфазових трансформаций), так и для решения широкого спектра прикладных задач.

Выполнены термодинамические расчеты форм нахождения Fe, Mn, Zn, Cu, Pb, Cd, Co, Nі в поверхностных водах Украины. Предложены методические подходы и комплексные схемы оценки скорости ремобилизации тяжелых металлов из донных отложений, основанные на расчете скорости молекулярной диффузии.

Показано влияние органических веществ гумусовой природы (гуминовые и фульвокислоты), главных анионов, величины рН, температуры воды на изменение форм миграции тяжелых металлов. Детально описан характер трансформации тяжелых металлов в зависимости от указанных факторов. Показана взаимосвязь между экономическим спадом в Украине на протяжении 1990-2003 гг. и уменьшением содержания загрязняющих веществ в атмосферных осадках и поверхностных водах большинства речных бассейнов Украины.

Описаны механизмы и процессы самоочищения водной среды от разнообразных классов поллютантов, представлены результаты термодинамических расчетов и экспериментальных работ этого направления. Сделан вывод о том, что поверхностные воды Украины имеют мощную буферную емкость и свойства к самоочищению.

Установлено, что, несмотря на значительное количество загрязняющих веществ техногенного происхождения, которое поступает в водную среду, большинство рек, озер и водохранилищ не утратило способности к самоочищению. Сделано теоретическое допущение и на основе системных исследований показана возможность восстановления качества поверхностных вод в условиях роста ее экономики.

Представленные в работе методические, методолого-прикладные и прикладные разработки использованы для решения конкретных экологических задач как на отдельных водных объектах, речных бассейнах, так и для оценки глобальных экологических изменений поверхностных вод Украины в целом.

Ключевые слова: поверхностные воды, донные отложения, факторы и процессы формирования химического состава воды, качество воды, загрязнение, процессы самоочищение, термодинамическое моделирование.

SUMMARY

Osadchy V.I. Methodology basics of study of factors and processes of Ukrainian surface water chemical composition forming. - Manuscript.

Dissertation for a degree of Doctor of Geographic Sciences by specialization 11.00.07 - land hydrology, water resources, hydrochemistry.- Ukraine Research Hydrometeorology Institute of the Ministry on Emergencies of Ukraine and National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2008.

Dissertation is dedicated to elaboration of methodology basics of systemic hydrochemical studies which are based on combination of geographical approaches to investigations of conditions and factors of surface water chemical composition forming with physico-chemical processes of matter transformation in water environment, and to application of proposed methodology for Ukraine surface water.

For the first time a new data concerning quantitative assessment of natural and antropogenic factors influence on the chemical composition and water quality for all large river basins of Ukraine has been obtained on the basis of two hydrochemical approaches.

Computer informational-analytical system with wide range of user's functions has been developed, adapted and used for real calculations with the aim of storage, processing, transfer, and multipurpose presentation of hydrochemical information.

Idea of thermodynamic modeling utilization for study of the processes of Ukraine surface water chemical composition forming (calculations of equilibrium status of hydrochemical systems, identification of chemical substances physico-chemical forms in surface water and pore water of bottom deposits and modeling of their interphase transformations) as well as for the solving of wide spectrum of applied tasks is implemented by the way of complete computer system development.

Interrelation between economic recession in Ukraine during years 1990-2005 and decrease of pollutants content in atmospheric depositions and surface water of majority of Ukrainian river basins is identified. Mechanisms and processes of water selfpurification from different classes of pollutants are described and results of thermodynamic calculations and experimental studies are presented. Conclusion has been made that surface water of Ukraine possesses strong buffer capacity and abilities to selfpurification.

Keywords: surface waters, bottom deposits, factors and processes of the chemical composition and water quality formation, water quality, pollution, selfpurification processes, thermodynamic modelling.

Размещено на Allbest.ru