Інтерпретація даних еколого-геохімічних досліджень

Андрій Сеньковський, Леся Кошіль, Мирослава Кошіль

Результати кореляційного і факторного аналізів дозволили виділити асоціації компонентів природного та техногенного походження за спільними джерелами. Нижче приведені дані окремо для лівого і правого берегів.

Лівий берег

В результаті кореляційного аналізу виділились такі асоціації компонентів :

1. NH₄⁺ – K⁺ – орг., NH₄⁺ – K⁺ – F- (середня сила зв'язку).

2. NO₂^- – Cl^- – SO₄^2- (середня сила зв'язку).

В результаті факторного аналізу чітко виділяються наступні асоціації хімічних компонентів :

1. HCO₃^- – тв. – Ca²⁺ – Mg²⁺ – зона дії фактору F1;

2. NH₄⁺ – F- – K⁺ – орг. – зона дії фактору F2;

3. NO₂^- – Cl^- – SO₄^2- – зона дії фактору F3;

4. Fe – зона дії фактору F4;

5. NO₃^- – PO₄^3- – NO₂^- – зона дії фактору F5.

Спробуємо пояснити природу і дію цих факторів, виділити природні та техногенні фактори. Щоб правильно зрозуміти і пояснити ці фактори, згадаємо, що вода – це “кров ландшафту”, вона знаходиться в складних зворотніх взаємовідношеннях з організмами, гірськими породами, атмосферою.

Найпотужніший фактор F1 (вага 21.92 %) впливає на асоціацію наступних компонентів : HCO₃^-, тв., Ca²⁺, Mg²⁺ і можливо обумовлює їх надходження з гірських порід.

За рахунок порід в воді формуються макро- і мікрокомпоненти, в число яких входять HCO₃^-, SO₄^2-, Cl^-, Ca²⁺, Mg²⁺, Na⁺ і більше 60 мікроелементів. Роль гірських порід у формуванні складу вод значно перевищує роль інших джерел (Питьйова, 1974). Кожний з головних макрокомпонентів води утворюється за участю певних порід і мінеральних сполук, що присутні в породах в різних формах. У формуванні карбонатних іонів бере участь вуглець кальциту і доломіту – мінералів, широко розповсюджених в карбонатних відкладах Середнього Придністров'я :

CaCO3 + CO2 + H2O = Ca²⁺ + 2HCO₃^-

Кальцій-іон поступає в воду з осадових теригенних порід, де він присутній в складі поглиненого комплексу. Суттєве джерело надходження кальцію, крім карбонатних порід (вапняків, доломітів, мергелів), представляють сульфатні породи (гіпси, ангідрити) :

CaSO4 + 2H2O = Сa2+ + SO₄^2- + 2H2O

Магній-іон формується у воді за рахунок поглиненого комплексу глинистих різновидів порід континентального генезису при взаємодії з доломітизованими відмінами карбонатних порід. Сульфат-іон формується у воді при дії сірки, що поступає в воду з сульфатних порід. Хлор-іон утворюється при надходженні з глинистих і доломітизованих порід.

Фактор F1, який обумовлює сукупність таких компонентів як HCO₃^-, Ca²⁺, Mg²⁺, виходячи з приведеного вище, може пояснюватись природним складом води, сформованої в межах розвитку вапняково-доломітової товщі силурійських відкладів Придністров'я (“природний фактор”).

Розглядаючи фактор F2 з вагою 13.68 %, що впливає на асоціацію компонентів NH₄⁺ – F- – K⁺, орг., попередньо можна назвати його “біогенним” або “органічним”. Органічні речовини порід, подібно мінеральним, беруть участь у формуванні хімічного складу води. При розкладанні органічної речовини у воду поступають органічні сполуки і мінеральні компоненти (Cl, F, Br, B, K, N). Породи досліджуваного району збагачені органічною речовиною (глинисті породи верхнього венду і силуру, фосфорити і фосфатні породи верхнього венду і крейди, карбонатні породи крейди і неогену, сучасні захоронення при створенні Дністровського водосховища).

Фактор F3 з вагою 10.7 %, що впливає на сукупність компонентів NO₂^- – Cl^- – SO₄^2- на відміну від попередніх можна назвати “техногенним”. Джерелами надходження цих забруднювачів можуть бути стоки побутові, з тваринницьких ферм і полів.

Фактор F4 з вагою 8.5 % впливає на підвищений вміст Fe. З'ясувати природу цього фактору на даному етапі досліджень неможливо.

Фактор F5 з вагою 7.74 %, який зумовлює сукупність PO₄^3-, NO₂^-, NO₃^-, по аналогії з фактором F3 можна охарактеризувати як “техногенний”, пов'язаний з використанням азотних добрив на сільськогосподарських угіддях і як такий, що разом з фактором F3 представляє негативний вплив сільського господарства на стан і якість природних вод, зв'язаних з

а) застосуванням різних засобів хімізації (добрива, отрутохімікати, стоки і їх осадки), які поступають у водні об'єкти з поверхневим і ґрунтовим стоком;

б) впливом стічних вод і відходів тваринництва;

в) впливом стоку поверхневих і ґрунтових вод з території пасовищ;

г) прискореною ерозією сільськогосподарських територій.

У водотоках сільськогосподарських районів формуються агрогенні потоки розсіяння широкої групи хімічних елементів і сполук, в тому числі і високотоксичних. Найсильніший, але локальний вплив зв'язаний з тваринницьким комплексом. Контрасність аномалій в районах землеробства невелика, але вони фіксуються на значних територіях. При подальших темпах хімізації можна очікувати прогресуючої геохімічної трансформації водних систем в агроландшафтах. Це вказує на необхідність проведення спеціальних досліджень, направлених на вивчення надходження, розподілу і міграції хімічних елементів в водних об'єктах і оцінки екологічних наслідків, зв'язаних з їх негативною дією.

Правий берег

Результати кореляційного аналізу дозволили виділити асоціації хімічних компонентів природного та техногенного походження за спільними джерелами, а саме :

1. Ca²⁺ – тв. – HCO₃^- (з середнім зв’язком)

Ca²⁺ – тв. – NO₂^- (з середнім зв’язком)

2. F- – K⁺ – SO₄^2- – Cl^- – орг. (з слабким зв’язком)

Cu – Mg²⁺ – HCO₃^- (з слабким зв’язком)

Ca²⁺ – Fe – NH₄⁺ (з слабким зв’язком)

NH₄⁺ – HCO₃^- – Cu (з слабким зв’язком)

NH₄⁺ – тв. – Cu (з слабким зв’язком)

NH₄⁺ – тв. – Feзаг (з слабким зв’язком)

Факторний аналіз дозволив виділити наступні асоціації компонентів :

1. Ca, 2+ Mg²⁺, HCO₃^-, тв. – зона дії фактору F1;

2. Cl^-, SO₄^2-, F-, Mo, орг. – зона дії фактору F2;

3. Pb, Cr, HCO₃^-, Mn – зона дії фактору F3;

4. NO₃^-, Cl^-, Cu, Pb – зона дії фактору F4;

5. Na, Mo, Cr, Mn – зона дії фактору F5.

Найпотужніший фактор F1 з максимальною вагою 22.85 % впливає на асоціацію HCO₃^- – тв. – Ca²⁺ – Mg²⁺. Цей фактор ідентичний фактору F1 лівого берегу і обумовлений надходженням цих компонентів з гірських порід (“природний фактор”).

Фактор F2 вагою 19.91 % впливає на асоціацію Cl^- – SO₄^2- – K⁺ – F- – орг. Цей фактор пов’язаний з підвищеним вмістом органічної речовини і збігається з фактором F2 лівого берегу. Інтерпретація цього фактору була подана вище, але є імовірність впливу на нього аварії на Стебницькому комбінаті у 1983 році.

Фактори F3, F4 і F5 за природою, складом і дією відрізняються від аналогічних факторів лівого берегу. Фактор F3, вага якого 8.83 % впливає на асоціацію HCO₃^- – Pb – Cr – Mn, може бути зумовлений літологічними особливостями гірських порід даного регіону (вендські карбонатні фосфоритвміщуючі породи з галенітом і мінералами марганцю) (“природний фактор”). Визначити природу факторів F4 і F5 на даному етапі досліджень неможливо.