CC BY
13
УДК 550.84 (571.53)
ПУНКТЫ РАСХОДА КОМПОНЕНТОВ В ХИМИЧЕСКИХ БАЛАНСАХ РЕЗЕРВУАРОВ ОЗЕРА БАЙКАЛ
О.Ю.Астраханцева1, С.С.Тимофеева2, О.М.Глазунов3
1,3Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН, 664033, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а. 2Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Установлено, что в резервуарах основной пункт расхода части катионов, органического вещества, биогенных элементов и группы микроэлементов - аккумуляция: в Селенгинском резервуаре - в донных отложениях и малая часть в водах, а в остальных резервуарах - в водах и малая часть в донных отложениях. Основное количество поступившего вещества в резервуары транзитно. Ил. 5. Табл. 2. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: потоки; аккумуляция; химический баланс; резервуары.
COMPONENTS CONSUMPTION POINTS IN THE CHEMICAL BALANCES OF THE RESERVOIRS OF THE LAKE BAIKAL
O.Y. Astrahantseva, S.S. Timofeeva, O.M. Glazunov
The Institute of Geochemistry named after A.P. Vinogradov of Siberian Department of Russian Academy of Sciences, 1a Favorskii St., Irkutsk, 664033 Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
The authors determined that in the reservoirs the main consumption point of part of cations of an organic substance, biogenic elements and a group of microelements is accumulation. It occurs in bottom sediments and the smaller part in waters of Selenginskii reservoir. It occurs in waters and the smaller part in bottom sediments of the rest of reservoirs. The remaining basic amount of the substance received by the reservoirs is via. 5 figures. 2 table. 5 sources.
Key words: flows; accumulation; chemical balance; reservoirs.
Учет механизмов взаимодействия вод озера с окружающей средой - потоками в исследовании вод оз. Байкал позволяет понять механизмы формирования и трансформации химического состава природных вод в различных обстановках и установить интенсивность обменных процессов в озере. Проведена оценка термодинамического состояния вод озера Байкал и потоков, в них впадающих, рассчитаны водные балансы резервуаров и исследовано взаимодействие в системе "оз. Байкал - окружающая среда" [1-4]. Установлено, что интенсивности водообмена в резервуарах и условия формирования вещества (температура, давление, химический состав, взаимодействие вещества резервуаров с веществом потоков) индивидуальны по меньшей мере в пяти резервуарах оз. Байкал и обусловлены морфологией (сложным строением дна и глубиной), влияющей на своеобразие температурных характеристик и гидродинамических процессов и со-
ответственно на механизм формирования качества вод озера. Созданы химические балансовые модели резервуаров озера Байкал. Химическую балансовую модель озера Байкал составляют химические балансовые характеристики пяти резервуаров озера - Южного, Селенгинского, Среднего, Ушканьеостровского, Северного - с потоками, впадающими в резервуары и вытекающими из них. В оценке внешней и внутренней нагрузок на озеро Байкал важны как внешние, так и внутренний источники вещества, определенные именно для каждого резервуара оз. Байкал. Внешняя и внутренняя нагрузки (количество вещества, поступающее в оз. Байкал с внешними и внутренними потоками в 109г/год) сильно различаются на всем протяжении озера и средние их содержания для всего озера Байкал не дают представления об их роли в озере. Каждый резервуар оз. Байкал индивидуален по количеству вещества в резервуаре, испытываемым внеш-
1Астраханцева Ольга Юрьевна, младший научный сотрудник лаборатории физико-химического моделирования, тел.: (3952)425512, e-mail: [email protected]
Astrahantseva Olga Yurjevna, a junior research assistant of the laboratory of physical and chemical modelling, tel.: (3952)425512, email: [email protected]
2Тимофеева Светлана Семеновна, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности, тел. (3952)405106.
Timofeeva Svetlana Semenovna, a doctor of technical sciences, a professor, the head of the Chair of Industrial Ecology and Safety of Life Activity, tel.: (3952)405106.
3Глазунов Олег Михайлович, доктор геолого-минералогических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории
химического и ультраосновного магматизма.
Glazunov Oleg Mihailovich, a doctor of geological and mineralogical sciences, a professor the principal research worker of the labora-
tory of geochemical and ultrabasic magmatism.
ней и внутренней нагрузкам, по источникам прихода и по набору компонентов, совершающих круговорот внутри резервуаров [5]. Физико-химические процессы, происходящие в водах оз. Байкал вследствие взаимодействия вещества резервуаров оз. Байкал с веществами потоков, впадающих в каждый резервуар, индивидуальны в каждом резервуаре.
В данной статье мы попытаемся понять характер аккумулятивных процессов в резервуарах, а именно: какие элементы связываются и накапливаются в их водах и донных отложениях, а для каких они не являются геохимическим барьером и элементы проходят через резервуар транзитом. Проследим пункты статьи "Расход" - количество вещества (в 109г/год), уходящего из резервуара со следующими потоками: со стоком озерных вод в другие резервуары озера и Ангару и с потоком в донные отложения - для основных компонентов, микрокомпонентов, биогенных элементов и органического вещества в каждом резервуаре.
Для оценки роли каждого из потоков в расходе количества компонентов в резервуарах оз. Байкал суммарный (внешний - сток озерных вод в другие резервуары озера и реку Ангару и внутренний - поток в донные отложения) расход каждого компонента принят за 100 %. Это позволило понять, что для каждого из резервуаров расход вещества индивидуален, каждый из потоков может быть основным по расходу какого-либо компонента в каком-либо из пяти резервуаров и для расчета химических балансов резервуаров необходим учет внешнего и внутреннего потоков.
Расход основных компонентов в озере следующий: в статьях "Расход" Южного, Селенгинского, Среднего, Ушканьеостровского резервуаров половина общего количества К+ уходит в донные отложения, половина - со стоком озерных вод в другие резервуары озера; №+ - около третьей части поступает в донные отложения, остальное количество мигрирует со стоком озерных вод; Са2+ - почти весь уходит со стоком; Мд2+ - основная часть мигрирует со стоком озерных вод, остальное количество - в донные осадки. В
Северном резервуаре картина другая, а именно: почти весь К+, основная часть №+ и Мд2+, около половины Са2+ уходят в донные отложения, остальное - со стоком озерных вод в другие резервуары озера (рис. 1, табл. 1). Что касается анионов, то основной пункт их расхода во всех резервуарах - сток озерных вод в другие резервуары озера и в Южном резервуаре - в Ангару.
Микроэлементы А1, Мп, Лб, Сг, Си, РЬ, Со, V, РЬ, Т во всех резервуарах, кроме Селенгинского, утилизируются с потоком в донные отложения практически целиком (рис. 2, табл. 1). Половина общего количества Сс1, 2п, и, Вг поступает в донные отложения, половина уходит со стоком. В Селенгинском резервуаре А1, Мп, Лб, Сг, Со, V, РЬ, Т и 50% РЬ мигрируют в донные отложения. Практически полностью уходят со стоком В, Нд, Бг, Мо. В Северном резервуаре половина общего содержания В в резервуаре поступает в донные отложения, половина уходит со стоком озерных вод. В Селенгинском и Ушканьеостровском резервуарах у ряда микроэлементов поведение отличается от такового тех же элементов в глубоких резервуарах: в Се-ленгинском резервуаре Си практически полностью, а РЬ на 50% уходят со стоком озерных вод. Также ведет себя Вг в обоих резервуарах: практически весь мигрирует со стоком озерных вод. Больше половины Мо в обоих резервуарах уходит в донные отложения, остальное - со стоком озерных вод. Таким образом, в Южном, Среднем и Северном резервуарах В, Нд, Бг, Мо, в Селенгинском кроме них еще Си и 50% РЬ, а в Селенгинском и Ушканьеостровском системах еще и Вг не участвуют в комплексообразовании и не уходят в донные отложения, а присутствуют в растворенных формах в воде. Понятно, что загрязнение этими металлами - В, Нд, Бг, Мо - очень опасно, т.к. они не утилизируются в донные отложения, а сохраняются в растворенном виде в водах озера и при концентрациях, превышающих предельно допустимые, становятся токсичными для гидробионтов.
С1-
л 80л —
г 4
а
*-ИСОз «
ев
н Я и Я О
я
г
о
и
Мя-
Са ■
N0-
К-
. А \
Основные компоненты, статья "Расход" ^ Южный резервуар А Селенгинский резервуар
Средний резервуар ф Ушканьеостровский резервуар X Северный резервуар
-1-1-1-1-1-1
ПДО Потоки СОВ
Рис. 1. Пункты расхода основных компонентов в пяти резервуарах оз. Байкал. По оси абсцисс: ПДО - поток в донные отложения; СОВ - сток озерных вод в другие системы
л
н =
<и Я о С
о
И
Мп — 1
п
Мо- 3 ;
Rb
Вг~ 3 \
V 3 ь-
и — 3 1
Со 3 ь-
2п — 3 ь-
8г
РЬ-
Щ
СС -
Си \
Сг \ ь-
В 1 !
Аз _ 3 [ -
А1 1 к
Микроэлементы, статья "Расход" ^ Южный резервуар Д Селенгинский резервуар
Средний резервуар ф Ушканьеостровский резервуар X Северный резервуар
-1-1-1-1-1
ПДО СОВ
Потоки
Рис. 2. Пункты расхода микроэлементов в пяти резервуарах оз.Байкал (обозначения см. на рис. 1)
Fe■
л
0
я я Я я
1
б £
я
и
о =
л
*Р04 ■
N0,
Биогенные элементы, статья "Расход"
+ Южный резервуар
- А- Селенгинский резервуар
—4— Средний резервуар
Ушканьеостровский резервуар
-Х- Северный резервуар
1-1- -1-1-1-1-1
ПДО СОВ
Потоки
Рис. 3. Пункты расхода биогенных элементов в пяти резервуарах оз. Байкал (обозначения см. на рис. 1)
Биогенные элементы Рео6щ, Б1, Р04 - в статье "Расход" во всех резервуарах практически целиком -больше 90% - поступают в донные отложения (рис.3, табл. 1). Во всех резервуарах, кроме Среднего и Северного, около 20% N03 мигрирует со стоком озерных вод в другие резервуары озера, остальное - в донные отложения. В Среднем и Северном резервуарах весь N03 (больше 90%) утилизируется в донные отложения.
В Южном, Среднем, Северном резервуарах половина количества расходуемого Сорг уходит в донные отложения, половина - со стоком (рис. 4, табл. 1). В менее глубоких резервуарах - Селенгинском, Ушкань-еостровском - третья часть Сорг поступает в донные отложения, остальная часть уходит со стоком озерных вод. С 1Морг картина та же, что и с Сорг, только в Северном резервуаре в донные отложения утилизируется большая часть (77%), в сток - остальное. Во всех ре-
зервуарах больше 80% Рорг, в Селенгинском 70%, в Северном 90,9% уходят в донные отложения, остальное - со стоком озерных вод в другие резервуары озера и в Ангару. С Борг картина та же, что и с Сорг.
Рассмотрим пункты расхода компонентов по резервуарам (см. рис. 1-4). Видно, что расход компонентов в резервуарах индивидуален. Сравним процентное содержание компонентов в пунктах статьи "Расход" для каждого резервуара оз. Байкал (табл. 2). Проследим поведение компонентов в резервуарных статьях "Расход". Картина вырисовывается следующая: пункты расхода катионов - со стоком озерных вод и с потоком в донные отложения, а анионов -только со стоком озерных вод в другие резервуары озера и Ангару (см. рис. 1, табл. 1). Катионы участвуют в химических круговоротах внутри резервуаров. Микроэлементы А1, Мп, Лб, Сг, Си, РЬ, Со, V, РЬ, Т во всех резервуарах (в Селенгинском резервуаре А1, Мп, Лб,
Боргш
н
^рРорг ~ о
о
Ыорг-
Сорг-
1—I—Г
+
Органические вещества, статья "Расход" ф Южный резервуар А Селенгинский резервуар )|( Средний резервуар ф Ушканьеостровский резервуар X Северный резервуар
1—т—I—I—I—Г
ПДО СОВ
Потоки
Рис. 4. Пункты расхода органических веществ в пяти резервуарах оз. Байкал (обозначения см. на рис. 1)
Сг, Со, V, РЬ, Т и 50 % РЬ) утилизируются в донные отложения практически целиком. Во всех резервуарах, кроме Северного, половина содержания 2п, и, Вг в статье "Расход" мигрирует в донные отложения, половина со стоком (в Селенгинском резервуаре 2п и Вг целиком уходят со стоком озерных вод). В, Нд, Бг, Мо (в Северном половина В) во всех резервуарах, в Селенгинском еще Си и 50 % РЬ, а в Ушканьеостровском еще и Вг практически полностью уходят со стоком озерных вод. Биогенные элементы практически целиком утилизируются с потоком в донные отложения. Расход органического вещества в резервуарах сле-
дующий: половина или чуть большая часть расходных Сорг, Борг, 1Морг мигрирует со стоком озерных вод в другие резервуары озера, половина - в донные отложения, основная часть расходного Рорг уходит в донные отложения (в Северном резервуаре Рорг уходит в донные отложения целиком). Резервуары обмениваются, т.е. в пункты "приток озерных вод из других резервуаров озера" и "сток озерных вод в другие резервуары озера" поступает основное количество статьи "Расход" главных компонентов, органических веществ Сорг, Борг, 1Морг и микроэлементов. Из Южного резервуара: Сс1, 2п, и, Нд, Бг, Мо, В; Селенгинского:
Таблица 1
Содержание компонентов в пунктах статьи "Расход" для резервуаров мегасистемы "Оз. Байкал"
Компоненты Расход компонентов в озере Байкал, %
Южный резервуар Селенгинский резервуар
Потоки компонентов в донные отложения Сток в Ангару Суммарный расход Потоки компонентов в донные отложения Сток в другие резервуары Суммарный расход
К+ 56.6 43.4 100 51 49 100
№+ 31.4 68.6 100 24.2 75.8 100
Са2+ 8.68 91.3 100 6.95 93 100
Мд2+ 26.1 73.9 100 22.4 77.6 100
А1 98.2 1.82 100 94.3 5.67 100
Б1 94.3 5.7 100 85.7 14.3 100
Мп2+ 98 2.03 100 98.1 1.86 100
Реобщ 99.1 0.889 100 98.8 1.22 100
бо42- 2.47 97.5 100 1.87 98.1 100
НС03- 0 100 100 0 100 100
С!" 0.471 99.5 100 0.301 99.7 100
N03" 81.5 18.5 100 85.8 14.2 100
Р043- 94 6.04 100 95.7 4.32 100
Н
0 0 100 100 0 100 100
аб 83.1 16.9 100 81.5 18.5 100
В 10.8 89.2 100 9.78 90.2 100
Сг 89 11 100 82.4 17.6 100
Си 88 12 100 2.83 97.2 100
Сс1 51.6 48.4 100 30.9 69.1 100
нд 1.1Э 98.9 100 0.951 99 100
РЬ 86.9 13.1 100 48.7 51.3 100
Бг Э.48 96.5 100 2.22 97.8 100
гп 40 60 100 0.827 99.2 100
Со 97.4 2.58 100 96.8 3.24 100
и 5Э.9 46.1 100 51.4 48.6 100
V 89.6 10.4 100 89.5 10.5 100
Вг 60.1 39.9 100 4.95 95.1 100
РЬ 81.6 18.4 100 89.4 10.6 100
Мо 14 86 100 62.9 37.1 100
Сорг 41.7 58.3 100 23.3 76.7 100
Морг 47.6 52.4 100 33.1 66.9 100
Рорг 82.4 17.6 100 70 30 100
Борг 41.7 58.3 100 23.3 76.7 100
С02 1.19 98.8 100 0.91 99.1 100
и 100 0 100 100 0 100
Минерализа ция 20.5 79.5 100 15.7 84.3 100
К+ 61.6 38.4 100 44.1 55.9 100
№+ 32 68 100 20.8 79.2 100
Са2+ 11.1 88.9 100 5.47 94.5 100
Мд2+ 33.4 66.6 100 16.9 83.1 100
А1 93.8 6.18 100 91.6 8.43 100
Б1 94.1 5.89 100 91.2 8.8 100
Мп2+ 98.8 1.16 100 98.6 1.36 100
Реобщ 99.4 0.595 100 99.1 0.925 100
Б0„2" 3.4 96.6 100 1.85 98.2 100
НСОэ" 0 100 100 0 100 100
С!" 0.59 99.4 100 0.299 99.7 100
ИОэ" 91.6 8.43 100 81.3 18.7 100
Р04э" 98 2.04 100 96.2 3.8 100
Н
0 0 100 100 0 100 100
АБ 88.6 11.4 100 80.3 19.7 100
В 16.1 83.9 100 9.15 90.9 100
Сг 90.4 9.57 100 93.8 6.22 100
Си 92.4 7.58 100 76.3 23.7 100
СС 90.5 9.53 100 41.9 58.1 100
нд 1.69 98.3 100 0.738 99.3 100
РЬ 82.1 17.9 100 86.8 13.2 100
Бг 3.81 96.2 100 1.94 98.1 100
гп 1.54 98.5 100 59.6 40.4 100
Со 97.2 2.79 100 96.6 3.37 100
и 64.9 35.1 100 45.8 54.2 100
V 89.5 10.5 100 94.4 5.59 100
Вг 58.4 41.6 100 1.33 98.7 100
РЬ 93.8 6.25 100 83.5 16.5 100
Мо 18.1 81.9 100 59.6 40.4 100
Сорг 44.8 55.2 100 37.7 62.3 100
Морг 46.6 53.4 100 34 66 100
Рорг 83.1 16.9 100 70.3 29.7 100
Борг 44.8 55.2 100 37.9 62.1 100
С02 1.68 98.3 100 0.904 99.1 100
и 100 0 100 100 0 100
Минерализ. 24.5 75.5 100 17.8 82.2 100
К+ 90.1 9.87 100 84.9 15.1 100
№+ 76.7 23.3 100 65.2 34.8 100
Са 44.3 55.7 100 30.1 69.9 100
Мд2+ 73.8 26.2 100 60.5 39.5 100
А! 99 0.969 100 99.4 0.624 100
Б1 99.1 0.889 100 98.6 1.45 100
Мп2+ 99.8 0.164 100 99.7 0.266 100
Реобщ 99.8 0.204 100 99.8 0.202 100
Б042- 16 84 100 11 89 100
НС03- 0 100 100 0 100 100
СГ 3.33 96.7 100 2.26 97.7 100
N0^ 98 1.99 100 95.6 4.45 100
Р043- 98.4 1.58 100 99 0.967 100
Н
0 0 100 100 0 100 100
Лб 97.7 2.34 100 96 4 100
В 53.4 46.6 100 37.1 62.9 100
Сг 98.1 1.95 100 97.6 2.38 100
Си 98 1.98 100 97.1 2.94 100
СС 85.9 14.1 100 94.4 5.64 100
Нд 21.5 78.5 100 5.27 94.7 100
РЬ 97.5 2.52 100 95.2 4.84 100
Бг 16.8 83.2 100 15 85 100
гп 90.4 9.62 100 1.24 98.8 100
Со 99.4 0.568 100 99.2 0.791 100
и 89.6 10.4 100 85.1 14.9 100
V 98 1.95 100 97.5 2.52 100
Вг 94.1 5.91 100 88 12 100
РЬ 98.3 1.73 100 95.2 4.79 100
Мо 58.4 41.6 100 63.5 36.5 100
Сорг 62.4 37.6 100 75.1 24.9 100
^рг 77 23 100 81.2 18.8 100
Рорг 90.9 9.07 100 95.2 4.84 100
Борг 62.4 37.6 100 75 25 100
С02 17.8 82.2 100 5.54 94.5 100
и 100 0 100 100 0 100
Минерализация 65.6 34.4 100 62.1 37.9 100
Си, гп, Вг, Мо, В, Нд, Бг, РЬ; Среднего: В, Нд, Бг, Мо, гп, и, Вг; Ушканьеостровского: В, Сс1, Нд, Бг, гп, и, V, Вг, Мо; Северного: В, Нд, Бг, Мо. Участие биогенных элементов в этих статьях минимально (до 2 % от суммарного расхода). Следовательно, резервуары получают при обмене с другими резервуарами и с внешней нагрузкой основное количество всех основных компонентов, индивидуальную группу микрокомпонентов и органические вещества Сорг, Борг, 1Морг. Резервуары, кроме Селенгинского, практически не обмениваются с другими резервуарами, т.е. "автономны" по биогенным компонентам (Б1, Рео6щ, N0^, Р043-), Рорг и микроэлементам: А1, Мп2+, Лб, Сг, Си, Со, РЬ, V, И, кроме того, в Южном резервуаре еще РЬ; в Среднем СС; в Северном СС, РЬ, гп, и, Вг и основной компонент К+. Круг компонентов, совершающих химические круговороты, определен для каждого резервуара оз. Байкал: в Южном резервуаре это №+, Мд2+, А1, Б1, Мп2+, Рео6щ, 1М03", РО43", Лб, Сг, Си, СС, РЬ, гп, Со, и, V, Мо, РЬ, Ыорг, Рорг, Ыорг, И; в Среднем К+, №+, Са2+, Мд2+, А1, Мп2+, Б1, Реобщ, ИОз", РО43", Лб, Сг, РЬ, Си, СС, Со, В, и, Мо, V, РЬ, Сорг, ^рг, Борг, Рорг, И; в Ушканьеостровском К+,
Na+, Мд2+, А1, Б1, Мп2+, Реобщ, N0з", Р043-, Лб, Сг, СС, гп, Си, V, и, Мо, Со, РЬ, РЬ, Рорг, ^рг, И; в Северном К+, Na+, Са2+, Мд2+, Б042-, А1, Б1, Мп2+, Реобщ, N0з", Р043-, Лб, Сг, Си, СС, РЬ, Бг, гп, Мо, Со, и, V, В, Вг, РЬ, Сорг, N^1-, Борг, Рорг, И; в Селенгинском Мп2+, Лб, СС, Со, и, V, Р043-, Реобщ, Рорг. Как мы видим, для каждого резервуара существует свой, индивидуальный, набор компонентов, совершающих химический круговорот внутри резервуара. В Северном резервуаре "по кругу ходит" наибольшее количество компонентов. Как уже отмечалось выше, общими компонентами, участвующими в химическом круговороте, для всех резервуаров оз. Байкал, кроме Селенгинского, являются Б1, Реобщ, Р043-, N0^, Мп, А1, Лб, Сг, Си, Со, РЬ, V, Рорг, П. Можно говорить, что в водах оз. Байкал происходит Мп-Ре-А!-Б1 круговорот.
Расчет химических балансов каждого резервуара показал, что часть поступающего в донные отложения вещества захоранивается. В Южном резервуаре захоранивается 4% от поступающего в резервуар с внешней и внутренней нагрузками вещества, в Селенгинском - 7%, в Среднем - 4%, в Ушканьеостровском -
40.0 л
« в
в
а
£ 4 ^ «
а. ^
u jB
«
W • £ КО 2
о ® I— и о В
30.0-
20.0-
10.0-
0.0
Южный
Средний^
ен- У
ч
Северный шканье-
Селен ГИнСКИй остРовский
Резервуары
- захоронение вещества
Щ - потоки в донные отложения;
_I - сток в другие резервуары озера и в реку Ангару
Рис. 5. Расход вещества в резервуарах оз. Байкал со стоком озерных вод в другие резервуары озера и Ангару, с
потоками в донные отложения и в захоронение
Таблица 2
Содержания основных микро-биогенных компонентов и органического вещества во внешних
Содержание компонентов Резервуары
Южный Селенгинский Средний Ушканьеостровский Северный Оз. Байкал
Сток озерных вод 100 100 100 100 100 100
основные компоненты 98,9 99,2 96 89,3 89,4 96,3
микроэлементы 0,08 0,2 0,4 0,8 0,9 0,3
биогенные элементы 0,3 0,6 1,3 4,1 4,5 1,4
органические вещества 0,7 0,6 2,3 5,8 5,2 2
Поток в донные отложения 100 100 100 100 100 100
основные компоненты 20,3 24,2 21 16,5 21,3 21
микроэлементы 5,8 5,3 4,3 5,2 3,2 4,4
биогенные элементы 70,6 66,5 69,5 78,3 73 71,2
орг. вещества 3,3 4 5,2 3,7 2,4 3,4
1%, в Северном - 6% (рис. 5). В Селенгинском резервуаре захоранивается 91% вещества, поступившего с потоками в донные отложения. В остальных резервуарах картина обратная - захоранивается: в Южном резервуаре 17%, в Среднем - 13%, В Ушканьеостров-ском - 6%, в Северном - 9% вещества от поступившего с потоком в донные отложения, остальное вещество возвращается с потоком из донных отложений. Нужно отметить, что захоронение вещества в каждом из четырех резервуаров избирательное, индивидуальное: из поступивших с потоком в донные отложения целиком захораниваются: в Южном резервуаре К+, Вг, Сорг, Борг, в Среднем - Вг, в Ушканьеостровском - Сорг, Борг, остальное поступившее вещество частично захоранивается, а в основном возвращается обратно с потоками из донных отложений.
Все резервуары оз. Байкал являются "проточными" (основное количество компонентов получают из внешних источников и основной пункт расхода - сток
озерных вод) по основным компонентам (кроме К+ в Северном резервуаре), по органическому веществу (Сорг, Иорг, Борг) и микроэлементам В, Нд, Бг, Мо, кроме них еще в Селенгинском Вг, Си, 2п, в Среднем 2п, в Ушканьеостровском Вг.
Из вышесказанного можно сделать выводы: резервуары транзитны для основного количества поступившего в них вещества и являются барьерами для части катионов, органического вещества, для биогенных элементов и группы микроэлементов. Аккумуляция вещества в резервуарах индивидуальна, похожа в четырех резервуарах озера и резко отличается в Се-ленгинском резервуаре. В Южном, Среднем, Ушкань-еостровском и Северном резервуарах связанное вещество накапливается в водах и лишь малая часть - в донных отложениях. В Селенгинском резервуаре картина обратная: аккумуляция связанного вещества происходит в донных отложениях и лишь малая часть - в водах.
Библиографический список
1. Астраханцева О.Ю. Создание физико-химической модели "Мегасистема "Оз. Байкал"". Выделение полуавтономных подсистем в озере Байкал // Бюллетень ВСНЦ СО РАМН. 2003. №7. С. 124-129.
2. Астраханцева О.Ю. Многорезервуарная система "Озеро Байкал" // Вестник ИрГТУ. 2007. № 2, т. 1. С. 46-53.
3. Астраханцева О.Ю., Глазунов О.М. Водный баланс метасистемы "Озеро Байкал" // Вестник ИрГТУ. 2008. № 3. С. 151-157.
4. Астраханцева О.Ю., Тимофеева С.С., Глазунов О.М. Химические балансы пяти резервуаров озера Байкал - основа современных, научно обоснованных методов регулирования рационального природопользования для экосистемы оз. Байкал // Вестник ИрГТУ. 2009. №1. С. 11-24.
5. Астраханцева О.Ю., Тимофеева С.С., Глазунов О.М. Основные источники прихода компонентов в химических балансах резервуаров озера Байкал // Вестник ИрГТУ. 2009. № 3. С. 6-17.
УДК 669.046.52+669.054.79
НАНОЧАСТИЦЫ УГЛЕРОДА В ОТХОДАХ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ И ИХ МОДИФИЦИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА
А.Д.Афанасьев1, Н.А.Иванов2, А.Э.Ржечицкий3, В.В.Кондратьев4
Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83
Установлено, что энергоемкий процесс производства алюминия является источником углеродного отхода, содержащего нанообъекты в виде одно- и многослойных углеродных нанотрубок. Проведены исследования по выделению нанообъектов и определению их модифицирующих свойств. Ил. 4. Табл. 1. Библиогр. 5 назв.
Ключевые слова: отходы алюминиевого производства; нанообъекты; углеродные нанотрубки; модифицирующие свойства.
CARBON NANOPARTICLES IN THE ALUMINUM PRODUCTION WASTES AND THEIR MODIFYING PROPERTIES A.D.Afanasjev, N.A.Ivanov, A.E.Rzhechitskiy, V.V.Kondratjev
Irkutsk State Technical University 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074
It is determined that the power-consuming process of aluminum production is the source of carbon waste which contains nanoobjects in the form of single- and multilayered carbon nanotubes. The studies on separation of nanoobjects and their modifying properties determination have been carried out. 4 figures. 1 table. 5 sources.
Key words: aluminum production wastes; nanoobjects; carbon nanotubes; modifying properties.
Вопросы экономики [1, 2] и экологичности производства алюминия всегда были и будут оставаться актуальными. Алюминиевое производство при использовании технологии Содерберга с боковым токопод-водом и самообжигающимися анодами является достаточно «грязным». На алюминиевых заводах образуется большое количество твердых техногенных отходов, состоящих в основном из углерода и соединений фтора, натрия и серы, а также газообразные выбросы в атмосферу (фтористый водород, диоксид серы, смолистые). И если выбросы в атмосферу можно снизить, применяя более совершенные типы укрытий электро-
лизеров и системы газоочистки, то в плане твердых отходов требуется разработка решений, обеспечивающих утилизацию с получением легко реализуемых продуктов. Также необходимо учитывать реалии современных рыночных отношений, т.е. предприятие, по возможности, при переработке отходов должно получать товарные продукты, которые могут быть использованы в основном или вспомогательных производствах. Алюминиевая промышленность является основным потребителем фтористых солей и по темпам роста, объему производства занимает ведущее место в цветной металлургии. Таким образом, основной зада-
1Афанасьев Александр Диомидович, доктор физико-математических наук, профессор, проректор по научной работе, тел.: (3952)405050.
Afanasjev Alexander Diomidovich, a doctor of physical and mathematical sciences, a professor, a pro-rector on scientific work, tel.: (3952)405050.
Иванов Николай Аркадьевич, кандидат физико-математических наук, доцент, зам. директора Физико-технического института, тел.: (3952)405654.
Ivanov Nikolay Arkadjevich, a candidate of physical and mathematical sciences, an associate professor, a deputy director of the Physical and Technical Institute, tel.: (3952)405654.
3Ржечицкий Александр Эдвардович, ведущий инженер Физико-технического института, тел.: (3952)405654. Rzhechitskiy Alexander Edvardovich, a leading engineer of the Physical and Technical Institute, tel.: (3952)405654.
4Кондратьев Виктор Викторович, кандидат технических наук, начальник отдела инновационных технологий Физико-технического института.
Kondratjev Victor Victorovich, a candidate of technical sciences, the head of the department of innovation technologies of the Physical and Technical Institute.
