Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Географо-экологический анализ антропогенного давления на водосборные и водные бассейны

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Географо-экологический анализ антропогенного давления на водосборные и водные бассейны"

На правах рукописи

АНДРИАНОВА АНАСТАСИЯ БОРИСОВНА

ГЕОГРАФО-ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ АНТРОПОГЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА ВОДОСБОРНЫЕ И ВОДНЫЕ БАССЕЙНЫ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2005

Работа выполнена на кафедре прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

Научные руководители:

доктор химических наук, профессор

доктор географических наук

Официальные оппоненты: доктор географических наук доктор биологических наук

Фрумин Г. Т. Рянжин С.В.

Егоров А.Н. Коровин Л.К.

Ведущая организация: Государственный гидрологический институт

Защита состоится " 21 " де&.&'&р3 2005 г. в ^(5 часов Зо минут на заседании диссертационного совета Д 212.197.03 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу: 195196, Санкт-Петербург, пр. Металлистов, д.З, аудитория 406Б

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета.

Автореферат разослан " 11" ЙОЯБрЗ 2005 г.

Ученый секретарь диссертационного доктор технических наук, професе

Бескид П.П.

¿906 '¿Г

Л9Ш

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

В последнее время все большее внимание уделяется негатавным (проблемным) гидроэкологическим ситуациям, под которыми понимаются важные для жизни и деятельности людей, функционирования экологических систем состояния вод и связанных с ними других компонентов природы. Такое положение обусловлено ключевой ролью водного компонента окружающей природной среды и появлением всевозрастающего числа симптомов, свидетельствующих о его неблагополучии во многих районах мира и нашей страны.

При выявлении причин негативных гидроэкологических ситуаций следует учитывать, что водные объекты представляют собой гидрологические системы, неразрывно связанные с водными ресурсами водосборов, и служат, таким образом, индикаторами состояния геосистем суши. Результаты современных исследований свидетельствуют о том, что первопричинами большинства гидроэкологических кризисов чаще всего бывают процессы, происходящие на их водосборах.

Экологическая значимость водосбора для водных объектов определяется суммой характеристик, отражающих его физико-географические, социально-политические и экономико-хозяйственные особенности. Однако до их пор остается неясным, какие из этих характеристик являются наиболее информативными (наиболее значимыми) при установлении количественных соотношений между характеристиками водосборов и качеством вод различных водных объектов.

В связи с изложенным всесторонний анализ водосборных и водных бассейнов представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным установить первопричины экологических изменений, осуществить прогноз состояния водных экосистем, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему управления антропогенными нагрузками на прибрежные регионы.

Цель диссертационного исследования состояла в разработке новых интегральных подходов к оценке антропогенного воздействия на водосборные и водные бассейны различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей). Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- создать базу данных, содержащую сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов;

- обосновать наиболее информативный показатель антропогенного воздействия на водосборные бассейны;

выявить количественные соотношения между антропогенным воздействием (давлением) на водосборные бассейны различных водных

объектов и качеством их вод;

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

- разработать новый подход к оценке антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море, в озера и водохранилища мира.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что коэффициенты антропогенного давления, рассчитываемые по данным о плотности населения, являются интегральными показателями антропогенного воздействия на водосборы различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей).

2. Предложено два подхода к анализу водосборных бассейнов. Первый базируется на оценке антропогенного давления на различные территории, включая водосборные бассейны, второй - на оценке информационной энтропии конечного ансамбля событий Шеннона.

3. Выявлены значимые регрессионные уравнения, связывающие коэффициенты антропогенного давления на водосборы озер и водохранилищ с их гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими характеристиками.

4. Проведена количественная оценка антропогенного давления на различные суббассейны Балтийского моря (для водосборов стран бассейна Финского залива, Ботнического залива, Рижского залива, Западной и Центральной Балтики).

5. Предложен новый способ оценки антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море и пресноводные озера.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют выработать рекомендации по природоохранным мероприятиям, направленным на управление антропогенными нагрузками, и обеспечивающим сохранение водных объектов на олиготрофном или мезотрофном уровнях и ограничивающим их переход в эвтрофное состояние.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Коэффициент антропогенного давления - интегральный показатель антропогенного воздействия на различные территории (стран, городов, водосборных бассейнов).

2. Количественные соотношения между коэффициентами антропогенного давления и гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими показателями состава и свойств вод водных объектов (озер, водохранилищ).

3. Новый подход к оценке природной и антропогенной составляющих поступления биогенных элементов в водные объекты.

4. Российская Федерация по сравнению с другими странами не оказывает наибольшего антропогенного давления ни на один из суббассейнов Балтийского моря.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена применением современных методов математико-статистической обработки данных, проведением натужных исследований, и подтверждается полученными результатами:

Личный вклад автора заключается в участии в создании базы данных, содержащей сведения о морфометричёских, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов; в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на итоговых сессиях Ученого Совета Российского Государственного Гидрометеорологического Университета (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на V и VI международных экологических форумах "День Балтийского моря" (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на VII международной специализированной выставке и конференции "Акватерра-2004" (Санкт-Пехербург, 2004); на SEGUE's 2nd Follow-up Seminar (Хельсинки, Финляндия, 2005); на III международной конференции "Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон" (Санкт-Петербург, 2005).

Материалы диссертации изложены в 10 публикациях, одна из них - в журнале "Экологическая химия", реферируемом в России (РЖ "Геофизика" и "Химия") и США ("Chemical Abstracts").

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на страницах машинописного текста, включает 70 таблиц, 73 рисунка. Список цитируемой литературы содержит 151 публикацию, в том числе 22 иностранных.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введении обоснована актуальность работы, определена цель исследования, показана научная новизна и практическая значимость исследования.

В первой главе "Водный объект и его водосбор — единая природная система" проведен анализ данных литературы о загрязнении водных объектов и их эвтрофировании. Последовательно рассмотрены лимнические, морские и речные экосистемы. Показано, что в настоящее время понятие "водный объект как составная часть ландшафта" получило всеобщее признание, так как при современном уровне наших знаний трудно найти правильное объяснение процессов, происходящих в водных объектах, в отрыве от изучения их водосборных бассейнов. Рассмотрены различные индексы, используемые для оценки антропогенного воздействия на водосборные бассейны. В частности, "индекс антропогенной нагрузки на водные ресурсы водосбора" (АНВР) (Коронкевич и др., 1995). Эгот индекс представляет собой отношение плотности населения к среднегодовому слою стока с территории и позволяет установить, сколько жителей приходится на единицу объема стока, то есть охарактеризовать одним показателем гидролого-климатические и социальные особенности влияния водосбора на водный объект. При анализе данных литературы особое внимание было уделено оценке природной и антропогенной

составляющих биогенного стока рек. Количественное определение антропогенной составляющей биогенного стока рек и ее многолетней динамики необходимо для оценки существующего положения и прогнозирования эвтрофирования конечных водоемов. Наиболее показательным индикатором антропогенного поступления азота и фосфора в водотоки и водоемы может быть их отношение к минеральному растворенному кремнию, как реперу, содержание которого за счет антропогенных факторов не возрастает (Максимова, 1979). Постоянство величин соотношения биогенных элементов Si/N и Si/P в речном стоке, не загрязненном антропогенными добавками азота и фосфора позволяет использовать эти соотношения в качестве фоновых эмпирических коэффициентов для расчета антропогенной составляющей биогенного стока рек. Некоторое неудобство составляет лишь необходимость получения фоновых коэффициентов для каждой реки на основе ряда наблюдений по биогенному стоку в период, предшествующий антропогенному воздействию.

Во второй главе "Материалы и методы исследования" приведены современные математако-статистические методы обработки данных с использованием пакета статистических программ Statistica 5.5 и табличного процессора Microsoft Excel, использованные в диссертационной работе.

Статистическая значимость регрессионных коэффициентов оценивалась с помощью сравнения полученных f-критериев Стьюдента с табличными значениями для разных уровней значимости при (N-k-l) степенях свободы, где N — число наблюдений (число значений, данные для которых использовались при получении уравнений); к — число входящих в уравнение параметров. Статистическая значимость полученного уравнения оценивалась аналогичным образом с помощью вычисленного F-критерия Фишера при рассмотрении k/(N-к-1) степеней свободы. В данном исследовании в большинстве случаев использованы линейные зависимости между переменными. В работе (Дружинин, Сикан, 2001), отмечается, что уравнение можно рекомендовать для практических расчетов, если выполнены следующие условия:

п > 10; I г \> 0,7; | г | /аг>2; \ а \/оа >2 , (1)

где п - объем выборки, г - коэффициент парной корреляции; аг стандартная ошибка коэффициента парной корреляции; оа — стандартная ошибка коэффициента регрессии.

В ряде случаев при отсутствии достаточного количества данных условия (1) были использованы нами в качестве первого приближения и при п< 10.

При анализе регрессионных зависимостей проводились исследования на стационарность: теснота связи и коэффициенты регрессии не должны существенно меняться с изменением объема выборки или от выборки к выборке. Для этого производилось определение параметров уравнения регрессии по различным выборкам из имеющихся рядов наблюдений Y и X и проверка их равенства, исходя из нулевой гипотезы, Н0 : rj = г2 , где /•/ -коэффициент корреляции по одной выборке значений Y и X, а г2 - по другой.

Другой подход к анализу водосборных бассейнов, использованный в данной работе, базировался на оценке информационной энтропии конечного

ансамбля событий Шеннона (Антомонов, 1977; Терещенко и др., 1994; Алимов, 2000):

Я = - Yp,log2Pu (2)

характеризующей степень разнообразия состояний системы (водосборного бассейна), при дополнительных условиях: 0 <р, < 1 и Тр, ~ 1 (27 от г = I до / = п, п - число событий-признаков последовательности состояний, которые определяют пространство возможных дискретных значений), р, — вероятность появления /-го события-признака. Величины р, определяются из данных о площадях урбанизированных территорий, лесов, распаханных земель, водных объектов, болот и увлажненных земель (доли водосбора) на водосборных суббассейнах различных стран. Под величиной H понимается мера информации, которую получают при реализации исследуемого состояния сложной многокомпонентной системы, в нашем случае это водосборный бассейн. Для оценки относительной организации водосборного бассейна (R) были использованы следующие формулы:

R=\-H/Hmax (3)

Нтах = log2N (4)

где N - общее количество характеристик водосборного бассейна (в нашем случае N = 6). Относительная организация системы (водосбора), определяемая величиной R, лежит в пределах О <=R <t=1.

Для проведения исследований, связанных с оценкой антропогенного воздействия на водосборные и водные бассейны различных водных объектов нами была создана база данных по озерам и водохранилищам мира. В качестве основы для формирования базы были взяты данные многолетних исследований озер, водохранилищ и их водосборных бассейнов, собранные международным лимнологическим комитетом (ILEC - International Lake Environment Committee) в рамках международной экологической программы UNEP (United Nation Environment Programme) при участии правительства Японии. Первичные данные представляют собой сборник сведений о географических, морфометрических, климатических, гидрохимических и гидробиологических, социо-экономических и других параметрах водных объектов и их водосборов. Сведения содержатся в виде текстовых файлов, обработка которых математическими и статистическими методами без написания специальной программы невозможна. Количество описанных водных объектов превышает 500 ед., каждому объекту присвоен индивидуальный индекс, состоящий из трех первых букв названия территории и порядкового номера, например: EUR-04 соответствует озеру Балатон, находящемуся в Венгрии. Всего выбрано 5 регионов: AFR-Африка, ЛЙНАзия, Е1Ж=Европа, ИАМ~Северная Америка, 8АМ=Южная Америка, ОСЕ=Океания. Предложенные международным лимнологическим комитетом индексы были выбраны нами в качестве "первичного ключа таблицы" уникально идентифицирующего строку. Данные приведены за период с 1970-х по 1990-е годы. Приведена годовая динамика изменения ряда параметров (например: температура воды, рН, содержание растворенного кислорода, содержание хлорофилла, общего азота, фосфора и др.) по глубине. Однако для некоторых объектов описание целого ряда

характеристик отсутствует. Структурно база данных представляет собой двумерную таблицу, состоящую из строк (записей) и столбцов (полей). Названия полей соответствуют характеристикам водных объектов. Реализована база данных с помощью табличного редактора Microsoft Excel, позволяющего производить математико-статистический анализ данных, составлять запросы на языке Visual Basic и импортировать данные в другие специализированные программы. Общий объем базы данных составляет 300 кб. Количество полей базы данных 37, количество записей 217 (Европа (EUR) - 56 водных объектов, Азия (ASI) - 64, Океания (ОСЕ) - 4, Северная Америка (NAM) - 61, Южная Америка (SAM) - 12, Африка (AFR) - 20). Кроме того, в диссертации использованы и другие данные отечественной и зарубежной литературы, содержащие гидрологические (речная сеть), административно-территориальные (наличие развитых стран, крупных городов, плотность населения) и производственно-хозяйственные сведения о территориях водосборных бассейнов различных стран, а также Балтийского моря. Наряду с этим были рассмотрены гидрологические, морфометрические, гидрографические, гидрохимические и гидробиологические показатели состава и свойств вод озер, водохранилищ, морей (на примере Балтийского моря).

В главе "Коэффициенты антропогенного давления на территории стран мира" использована идея В.М. Котлякова и соавторов (Котляков, Лосев, Суетова, 1995), согласно которой любые современные технологии направлены на все более эффективное использование природных ресурсов (потребление и разрушение биомассы для удовлетворения потребностей человека) и тем самым - на перестройку окружающей среды. Чем больше численность населения и выше его потребности, тем больше затрачивается энергии в процессе использования технологий для получения продуктов потребления. Любые современные технологии, призванные, так или иначе, использовать природные ресурсы, направлены на перестройку окружающей среды, потребление биомассы и первичной биологической продукции. В результате применения технологий происходит деформация окружающей среды, возникают локальные, региональные и глобальные ее нарушения. Так как в основе любой технологии лежит потребление энергии, поэтому удельное потребление энергии (на единицу территории страны) может быть использовано с достаточной степенью надежности как показатель антропогенного воздействия на экосистемы, роли хозяйственной деятельности в их разрушении. Коэффициент антропогенного давления (К) получен отнесением величины энергетической мощности на единицу площади к средней глобальной мощности на единицу площади.

В развитие вышеизложенного нами была высказана гипотеза о том, что коэффициенты антропогенного давления, рассчитываемые по данным об энергопотреблении, связаны с плотностью населения. Сведения об энергопотреблении в различных странах мира, населении этих стран и площади территории заимствованы из литературных источников.

Для проведения статистического анализа исследуемых данных значения плотности населения в различных странах мира были приведены к безразмерному виду:

ПН

ПН* =—-, (5)

ср мир

где: ПН* - безразмерная плотность населения в данной стране; ПН - плотность населения в данной стране; ПНср мир - среднемировая плотность населения (41,6 чел./км2).

Для определения функциональной связи между коэффициентами антропогенного давления и плотностью населения, исследуемые данные были подвергнуты регрессионному анализу. В качестве переменных при анализе были использованы прологарифмированные значения К и безразмерная плотность населения ПН*. Уровень значимости при проведении анализа был принят равным 95 %. Расчет производился для 185 стран мира (38 европейских стран, 49 азиатских стран, 47 стран на африканском континенте, 38 стран в Северной и Южной Америках, 12 стран - в Австралии и Океании). Причем среднемировое энергопотребление получилось равным 92073 кВт-ч/км2. Значения К изменяются в широких пределах: от 714 и 499 для Макао и Сингапура до 0,0006 и 0,0009 для Бенина и Чада соответственно. При этом значения К= 1, характеризуют страны с энергопотреблением, равным среднемировому. Среднемировое значение коэффициента антропогенного давления равно 11,92.

По величинам среднего значения коэффициента антропогенного давления группы стран могут быть ранжированы следующим образом: Азия (Кср=3б,3) > Европа (Кср~7,3) > Америка (Кср=2,7) > Австралия и Океания (Кср =2,3) > Африка (Кср -0,4). Видно, что наибольшее воздействие на окружающую среду оказывают "азиатские" страны. При этом в группе европейских стран Россия имеет наименьший коэффициент антропогенного давления на природу.

Следует отметить, что коэффициент антропогенного давления, позволяя ранжировать все государства и любые другие территории по степени их нарушенности хозяйственной деятельностью человеком, вместе с тем не полностью учитывает степень нарушения. В первую очередь это касается многих африканских и других стран тропической зоны, где с ростом населения постоянно уничтожаются леса путем их выжигания для расширения площади сельскохозяйственных земель. В статистике энергетики этот процесс не учитывается. Для проведения анализа и выявления общей закономерности нами были выбраны 108 стран из 185. Зависимость коэффициента антропогенного давления от плотности населения показана на рис. 1.

-2

-4,00

♦ » • * • "*• *

00 *-1,00Л^» в* 1,00 2,00 3.

--а.оо

Ю

^пн-

Рис. 1. Зависимость коэффициента антропогенного давления (К) от безразмерной плотности населения {ПН*)

Полученная корреляционная зависимость имеет вид:

^К' = 0,19 + 0,931ВПН*, (6)

Таблица 1. Параметры уравнения линейной регрессии для зависимости (6)

Параметр Значение Параметр Значение Параметр Значение

я 108 "УШ 0,35 о/са 19,1

г 0,88 <Гг 0,022 Ь/оь 5,4

г2 0,77 Оа 0,049 д. 357,3

а 0,93 <?Ь 0,036 рт 3,94

Ъ 0,19 Г/ Ог 39,9 Рр/Гг 90,7

коэффициент детерминации, а и Ь - коэффициенты уравнения регрессии, ау(х) — стандартная ошибка уравнения линейной регрессии, и - расчетное и табличное значения критерия Фишера для а = 5%.

Исследование остатков модели показало, что они хаотично разбросаны относительно прямой, в их поведении нет закономерностей. Нет оснований утверждать, что остатки коррелированны между собой, нет также резко выделяющихся остатков. Отсюда можно заключить, что связь является статистически значимой. Исследование стационарности связи показало, что условие равенства выборочных коэффициентов регрессии выполняется.

В первом приближении рассматриваемое уравнение может быть полезно при оценке антропогенного воздействия на водосборные бассейны морей, озер, рек и водохранилищ. При этом коэффициент антропогенного давления будет определяться плотностью населения на водосборной территории.

Для иллюстрации приводим выявленное нами количественное соотношение между логарифмами значений выбросов углекислого газа на 1 км2 территории различных стран и логарифмами коэффициентов антропогенного давления на территории этих стран (рис. 2).

-0,5

0,6 1д(К)

Рис. 2. Зависимость выбросов С02 на 1 км2 территории различных стран (всог) от коэффициента антропогенного давления (К*).

Шс02)= 3,11+18К*, (7)

Данная зависимость имеет следующие статистические характеристики: количество стран п=29; коэффициент корреляции г=0,91; коэффициент детерминации г2-0,83; расчетное значение критерия Фишера ¥г~120,21; табличное значение критерия Фишера =4,49.

На основании результатов, подученных при анализе данных о коэффициентах антропогенного давления на территории различных стран и плотности населения в данных странах, представлялось целесообразным установить количественные зависимости между антропогенной нагрузкой на водосборные бассейны озер и водохранилищ и качеством их вод, оцениваемым по гидрохимическим и гидробиологическим показателям.

В главе "Антропогенное давление на водосборы морей (на примере Балтийского моря)" приведено физико-географическое описание Балтийского моря и выявлены количественные соотношения между потоками серы, окисленного и восстановленного азота (£), тонн) на Балтийское море от различных стран и коэффициентами антропогенного давления на их территории (К) (табл. 2). Для оценки антропогенного воздействия на водосборные суббассейны Балтийского моря было использовано полученное нами уравнение (6).

'.4-1.

Таблица 2. Количественные соотношения между потоками серы, окисленного и восстановленного азота (£?, тонн) на Балтийское море от различных стран и коэффициентами антропогенного давления на их территории (К)

Вещество Уравнение регрессии Статистические характе] ристики

и г /

2 =-0,92+2,62К 12 0,84 0,71 3,57 24,87 4,96

Ы-Шх 0= 1,78+2,35«: 11 0,74 0,54 6,12 10,61 5,12

в-вОг б = -4,29+6,60* 12 0,65 0,42 20,1 7,33 4,96

Использование коэффициентов антропогенного давления (К*) позволило выявить значимые зависимости между поступлением биогенных элементов в Балтийское море со стоком рек (табл. 3).

Таблица 3. Количественные соотношения между поступлением в Балтийское море биогенных элементов со стоком рек с территорий различных стран (£), кг /км2) и коэффициентами антропогенного давления (К*) (средние значения за

период с 1994 г. по 1998 г.)

Вещество Уравнение регрессии Статистические характеристики

и г Ош

Робш й> = 4+ 10,6ЛГ* 9 0,83 0,69 12,9 15,6 5,32

N0811 Qn = 277+ 245** 9 0,67 0,46 487 6,0 5,32

Примеры, приведенные выше, свидетельствуют о том, что коэффициент антропогенного давления {К*) является высокоинформативным интегральным показателем антропогенной нагрузки. В связи с изложенным, мы сочли целесообразным рассчитать величины К* для отдельных суббассейнов стран Балтийского моря (табл. 4).

Таблица 4. Коэффициенты антропогенного давления на суббассейны Балтийского моря (К*)

Страна Центральная Балтика Финский залив Рижский залив Ботническое море Ботнический залив Западная Балтика Пролив Каттегат

Германия 3,04 - - - - 5,30 -

Дания 2,47 - - - - 4,41 3,24

Латвия 1,07 0,56 1,67 - - - -

Литва 2,28 - 1,08 - - - -

Польша 4,21 - - - - - -

Россия 2,13 1,11 0,27 - - - -

Финляндия • 0,92 - 0,93 0,30 - -

Швеция 1,82 - - 0,26 0,13 - 1,14

Эстония 0,38 1,77 0,67 - - - -

Как следует из приведенных данных, ни на один из суббассейнов Балтики Россия не оказывает наибольшего антропогенного давления по сравнению с другими сравниваемыми странами. Полученный результат имеет принципиальное значение, так как, хотя и косвенно, но опровергает утверждения зарубежных специалистов о том, что Санкт-Петербург является

основным загрязнителем Балтийского моря. Мы считаем, что это утверждение до настоящего времени не имеет корректного научного обоснования.

Использование коэффициента антропогенного давления (/Г*) позволило выявить количественные зависимости вида £>=а+ЬК* между поступлением биогенных элементов в Балтийское море с единицы территории суббассейнов различных стран (0, кг/км2) и коэффициентами антропогенного давления на территории суббассейнов данных стран. Исследование статистических характеристик уравнений показало, что все уравнения регрессии являются значимыми. Этот результат позволил нам предложить новый способ раздельной оценки антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море. Действительно, если К*=0 (отсутствие антропогенного воздействия), то величины ()Р численно равны величинам свободного члена уравнения а, то есть природному (фоновому) поступлению. Таким образом, используя уравнения, приведенные в табл. 3, приходим к выводу, что природное (фоновое) поступление общего фосфора с водосбора Балтийского моря составляет 4 кг/км2, а общего азота -277 кг/км2.

Выявленные значения природного (фонового) поступления биогенных элементов совместно с уравнениями, приведенными в табл. 3, позволили рассчитать природную и антропогенную составляющие поступления биогенных элементов в Балтийское море со стоком рек (табл. 5).

Таблица 5. Природные и антропогенные составляющие биогенного стока рек в

Балтийское море, %

Страна Общий фосфор Общий азот

природная составляющая антропогенная составляющая природная составляющая антропогенная составляющая

Швеция 37,8 62,2 64,6 35,4

Финляндия 36,7 63,3 63,5 36,5

Россия 25,5 74,5 50,6 49,4

Эстония 22,4 77,6 46,3 53,7

Латвия 19,9 80,1 42,7 57,3

Литва 15,4 84,6 35,2 64,8

Германия 8,6 91,4 22,0 78,0

Польша 8,2 91,8 21,2 78,8

Дания 6,8 93,2 18,1 81,9

Результаты расчетов показывают, что чем выше коэффициенты антропогенного давления на водосборный бассейн, тем меньше природная и больше антропогенная составляющие биогенного стока рек в Балтийское море. Этот результат иллюстрируется на рис. 3.

Рис. 3. Отношение природной составляющей к антропогенной составляющей биогенного стока рек в Балтийское море (усредненные данные за

период 1994-1998 гг.).

Другой подход к анализу водосборных бассейнов заключается в оценке относительной организации водосборного бассейна R (формулы 2-4). Первичные данные для оценок величин Д Нтах и R были заимствованы из работы (Baltic Sea..., 1998) (табл. 6).

Таблица 6. Структура водосборных бассейнов стран Балтийского моря

Страна Урбанизированные территории Леса Распаханные земли Озера Болота Другие территории

Pi Р2 Рз Р4 Р5 Рб

Дания 0,14 0,16 0,66 0,01 0,01 0,02

Эстония 0,03 0,44 0,30 0,05 0,17 0,01

Финляндия 0.02 0,51 0,07 0.10 0,27 0,03

Германия 0,04 0,15 0,72 0,04 - 0,05

Латвия 0,02 0,44 0,39 0,01 0,05 0,09

Литва 0,05 0,31 0,54 0,04 0,02 0,04

Польша 0,06 0,29 0,60 0,03 - 0,02

Россия 0,02 0,55 0,12 0,17 0,13 0,01

Швеция 0,03 0,70 0,06 0,08 0,12 0,01

В табл. 7 приведены рассчитанные нами значения величин Н, Нтах и Я. В этой же таблице указаны величины К*, рассчитанные по данным о плотности населения в суббассейнах различных стран.

Таблица 7. Относительная организация суббассейнов с*ран Балтийского моря

Страна Н Птах X К*

Германия 1,34 2,59 0,48 4,00

Дания 1,46 2,59 0,43 5,12

Швеция 1,48 2,59 0,43 2,04

Польша 1,47 2,59 0,43 4,21

Литва 1,70 2,59 0,34 2,07

Латвия 1,76 2,59 0,32 1,52

Россия 1,8380 2,59 0,29 1,10

Финляндия 1,8709 2,59 0,28 0,65

Эстония 1,9111 2,59 0,26 1,31

Сопоставление коэффициентов антропогенного давления на водосборные бассейны различных стран с другими характеристиками водосборных бассейнов позволило выявить тесные корреляционные связи ежду К* и Л, между К* и р1, р2, рз, Р4 (табл. 8). Корреляция между К* и р$ практически отсутствует.

Таблица 8. Коэффициенты корреляции между величинами К* и другими характеристиками водосборных бассейнов Балтийского моря

Л Я Р1 Р2 | Рз Р4 Рб

К* 0,86 -0,85 0,82 -0,77 | 0,83 -0,59 -0,05

Как следует из данных табл. 8, наиболее тесная связь установлена между коэффициентами антропогенного давления на водосборные бассейны (К*) и их структурной организацией (К). При этом чем больше величина Я, тем больше величина К*. Эта связь описывается следующим регрессионным уравнением:

А:* = -3,54+ 16,53 Л (8)

п= 9; г = 0,86; г2 = 0,73; ау(х) =■ 0,88., Рр = 19,07; Ет - 5,32; 3,58

Как и следовало ожидать, наибольший вклад в антропогенную нагрузку на водосборы оказывают доля распаханных земель (рз), доля урбанизированных территорий (р/) и доля территорий, занятых лесами (р2).

В дополнение к изложенному была проведена математико-статистическая обработка данных экспедиционных исследований "Балтийского плавучего университета" в августе 2004 - 2005 гг. Задача заключалась в поиске количественных соотношений между концентрациями хлорофилла а и различными гидрохимическими и гидрофизическими показателями, а также в оценке распределения хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 г. и 2005 г. В результате анализа были выявлены количественные соотношения между концентрациями хлорофилла а и различными гидрохимическими и гидрофизическими показателями (соленость, щелочность, температура, процент насыщения воды кислородом, концентрация растворенного кислорода, рН, неорганический фосфор, кремний, нитраты и нитриты), полученными на основании натурных исследований (табл. 9).

Таблица 9. Соотношения между концентрациями хлорофилла а и различными переменными в Балтийском море в август? 2004 года

Параметры Модель n Fp Fp/Fj

Соленость, S, %о [Chía] = 8,94-1,03 S 44 0,74 119.5 29,4

Щелочность, Alk [Chía] = 13,83 - 7,45 Alk 44 0,66 81,5 20,0

Кремний, Si [Chía] = 5,40-0,01 [Si] 39 0,52 40,1 9,8

Для оценки качества вод Балтики в зависимости от содержания хлорофилла а была использована классификация, предложенная финскими специалистами и приведенная в работе (The state..., 2001) (табл. 10). На основе приведенной классификации была проведена оценка распределения качества вод Балтийского моря и отдельных его районов по результатам наблюдений в августе 2004 г. (табл. 11).

Таблица 10. Классификация качества вод Балтийского моря в зависимости от содержания хлорофилла а

Показатель Качество вод

превосходное хорошее удовлетворит. сносное плохое

хлорофилл а, мг/м' <2 2-4 4-12 12-30 >30

Таблица 11. Распределение качества вод Балтийского моря в августе 2004г.,%

Район Число наблюдений Качество вод

превосходное хорошее удовлетворит.

Вся Балтика 84 42,7 21,3 36,0

Финский залив 40 0,0 31,1 68,9

Восточная часть Финского залива 33 0,0 27,.3 72,7

Западная часть Финского залива 7 0,0 57,1 42,9

Центральная Балтика 14 64,3 28,6 7,1

Акватория вблизи острова Борнхольм 25 42,7 21,3 36,0

Калининградский полигон 5 80,0 20,0 0,0

Как следует из приведенных данных, качество вод восточной части Финского залива (Российские территориальные воды) в августе 2004 г. на 72,7% может быть охарактеризовано как удовлетворительное и на 27,3% - как хорошее. В ходе экспедиции 2005г. были определены концентрации хлорофилла а в поверхностных слоях воды различных районов Балтийского моря. Данные проведенных наблюдений представлены на рис. 4.

Полученные данные свидетельствуют об уменьшении концентраций хлорофилла а в направлении с востока на запад. Наибольшие концентрации хлорофилла а зафиксированы в восточной части Финского залива, что связано с

поступлением большого количества биогенных веществ (азота, фосфора) в Невскую губу со стоком реки Невы и ее рукавов.

Рис. 4. Зависимость концентраций хлорофилла а от щелочности в Балтийском

море в августе 2005 г.

В главе "Антропогенное давление на водосборы водохранилищ"

приведены общие сведения о водохранилищах и выявлены количественные соотношения между антропогенным давлением на водосборы водохранилищ {К) и качеством их вод.

В качестве зависимых переменных были рассмотрены соотношение общего азота к общему фосфору (Иобщ •" Робщ), биомасса бентоса (БМ), первичная продукция (Рре) и ихтиомасса открытых плесов (ИМ). В качестве независимых переменных были рассмотрены площадь водосбора (F), площадь водохранилища (/), средняя (НСр) и максимальная (Ншк) глубина водоема, длина береговой линии (L), время условного водообмена (т), удельный водосбор (AF=F/f), показатель Шиндлера (Z-(F+f)/V), показатель открытости (fiHср)> коэффициент емкости {НСР/ Ншк), индекс антропогенной нагрузки на водные ресурсы водосбора (ЛНВР), отношение длины береговой линии к объему водохранилища (L/V), коэффициент антропогенного давления (К).

Проведенный анализ показал, что среди различных административно-территориальных (плотность населения, коэффициент антропогенного давления), морфометрических (удельный водосбор, показатель Шиндлера, показатель открытости, показатель однородности рельефа дна и др.) и гидрографических (условное время водообмена, отношение средней глубины к условному времени водообмена) показателей наиболее значимым (наиболее информативным) показателем является коэффициент антропогенного давления на водосборный бассейн (табл. 12 и рис. 5).

Таблица 12. Количественные соотношения между величинами К' и гидрохимическими и гидробиологическими показателями водохранилищ

Показатель Уравнение регрессии Статистические характеристики

п г Рр

Л'оад Робщ 1ё(Ь'оБЩ ■' РОБЩ) = 1,27-1,621/(К* 14 0,90 0,81 0,17 48,7 10,4

Биомасса бентоса (БМ) =0,73 + 0,40 ^К" 19 0,80 0,64 0,23 29,7 6,7

Первичная продукция (Рре) Ы(Рре) - 3,29 + 0,87 ^К' 7 0,91 0,83 0,09 24,0 5,9

Ихтиомасса открытых плесов (ИМ) ыт = ¡,93 + 0,40 ^К 7 0,84 0,71 0,18 12,1 5,99

-4_в_

Л Л

•

--Щ 4 • ■

•

$-=2-И--вт^ 1 |-1-Ь

|дК*

Рис. 5. Зависимость биомассы бентоса в крупных водохранилищах от коэффициента антропогенного давления на их водосборные бассейны

В главе "Антропогенное давление на водосборы озер" рассмотрены основные проблемы лимнологии (эвтрофирование, токсификация, ацидофикация, заиливание, флуктуации уровня и разрушение озерных экосистем). На основе данных литературы был проведен анализ поступления общего фосфора и общего азота с единицы территории различных водосборных бассейнов (Т-Р/Р и Т-Ы/Т соответственно, т/год). Результаты анализа показали наличие тесных и статистически значимых регрессионных связей между Т-Р/Р и Т-Ы /¥ и коэффициентами антропогенного давления на водосборные бассейны (К") (табл. 13 и 14).

Полученный результат позволил оценить природную составляющую поступления общего фосфора и общего азота с единицы водосборного бассейна. Действительно, если К*-0 (отсутствие антропогенного давления на водосборный бассейн), то свободные члены в приведенных уравнениях характеризуют только природное (фоновое) поступление рассматриваемых биогенных элементов с единицы водосборной территории (1 км2). Так, для озер

Японии фоновое поступление составляет 0,070 т/год, для озер Европы - 0,010 т/год, для озер Азии - 0,055 т/год.

Таблица 13. Уравнения регрессии, связывающие коэффициенты антропогенного давления (К*) и поступление общего фосфора с единицы площади водосбора (Т-Р/Т) на различных территориях

Наименование территории Уравнение регрессии Статистические характе ристшси

и г ОуЫ F, Ft

Япония T-P/F*=0,07+0,008K* 14 0,87 0,76 0,10 37,2 4,7

Швеция, Финляндия, Швейцария, Италия, Франция T-P/F=0,006+0,009К* 8 0,95 0,91 0,007 61,2 5,6

США и Канада T-P/F=0,009+0,029К* 24 0,87 0,75 0,02 66,3 4,3

Европа T-P/F=0,010+0,012K* 20 0,81 0,66 0,02 34,3 4,4

Азия T-P/F=0,055+0,009K* 20 0,82 0,67 0,14 37,0 4,4

Таблица 14. Уравнения регрессии, связывающие коэффициенты антропогенного давления (Л-*) и поступление общего азота с единицы площади водосбора (Г-МР) на различных территориях

Наименование территории Уравнение регрессии Статистические характеристики

п г т* °у>Ы F, FT

Япония T-N/F=0,93+0,07K* 12 0,95 0,90 0,50 90,3 4,8

США и Канада T-N/F=0,01+0,50K* 13 0,94 0,88 0,34 80,1 4,8

Азия T-N/F^0,84+0,07К* 20 0,90 0,82 0,67 81,2 4,4

Как следует из данных, приведенных в табл. 14., тесная корреляционная связь между поступлением в озера общего азота с единицы водосборной территории и коэффициентами антропогенного давления была установлена для озер Японии, США и Канады и Азии. Для этих территорий способом, аналогичным приведенному выше, были рассчитаны величины фонового поступления общего азота с единицы водосборной территории (свободные члены в уравнениях регрессии). Для озер Японии эта величина составила 0,930 т/год, для озер США и Канады - 0,010 т/год, а для рассмотренных озер Азии -0,840 т/год.

В этой же главе приведены результаты поиска количественных соотношений между антропогенным давлением на водосборные бассейны озер, расположенных в различных частях Земного шара, и качеством их вод, характеризуемым гидрофизическими (прозрачность), гидрохимическими (содержание биогенных элементов) и биохимическими (содержание хлорофилла а) показателями. Наряду с этим, были выявлены связи между вышеперечисленными показателями состава и свойств озерных вод и морфометрическими и гидрографическими характеристиками озер. Как следует из данных, приведенных в табл. 15. и рис.6, наиболее тесные корреляционные

связи установлены для озер Азии, Океании, Африки и Южной Америки (г = 0,88), менее тесной оказалась связь между содержанием хлорофилла а и коэффициентами К* для озер Европы (г = 0,74). При совместном рассмотрении 50 озер мира (кроме озер Северной Америки) значение коэффициента корреляции было достаточно высоким и равнялось 0,85.

Таблица 15. Уравнения регрессии, связывающие коэффициенты антропогенного давления {^(К*)) и концентрацию хлорофилла а ( Ы(1Ск! а]) на различных территориях

Наименование территории Уравнение регрессии Статистические характеристики

п г т <%х) РР Рт

Европа 1%([СЫа])=0,55+0,481г(К') 18 0,74 0,55 0,36 19,5 4,5

Азия, Океания, Африка и Ю. Америка* 1ё([СИ а])=0,60+0,70 ЫК*) 32 0,88 0,77 0,36 102,5 4,2

Весь мир (за исключением С. Америки) !%([СМа])=0,59+0,641%(К*) 50 0,85 0,72 0,37 121,2 4,0

* Азия - 26 озер; Океания - 2 озера; Ю. Америка - 2 озера; Африка - 2 озера.

-3- »

1

• • • 0

! ЛЛ*0^ -0,6 0,6 1 1,5 2 2

-- -шку--

Рис. 6. Зависимость концентрации хлорофилла а (^([СЫ а])) от коэффициента антропогенного давления на водосборы озер мира (кроме стран Северной

Америки) ШК*))

Выявленное нами количественное соотношение между коэффициентами антропогенного давления на водосборы озер Европы и содержанием в них хлорофилла а (табл. 15.) позволило рассчитать значения коэффициентов антропогенного давления (К) и плотности населения {ПН*), соответствующие различным трофическим уровням озер (табл. 16). Для расчетов было проведено преобразование уравнения, приведенного в табл. 15, относительно ПН': ПН* - 1,56 [СЫ а]222 (9)

Таблица 16. Прогнозируемые величины коэффициентов антропогенного давления и плотности населения, соответствующие типам трофического состояния озер Европы

Тип водоема по уровню трофии Среднее содержание хлорофилла а, мкг/л Прогнозируемые величины

К* ПН, чел/км2

Ультраолиготрофный <1 <0,07 <1,6

Олиготрофный <2,5 <0,49 <12

Мезотрофный 2,5-8 0,49-5,4 12-158

Эвтрофный 8-25 5,4 - 56 158 -1979

Гипертрофный >25 >56 >1979

Выводы

1. Создана база данных, содержащая сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов.

2. Коэффициенты антропогенного давления - интегральные показатели антропогенного воздействия на различные территории (стран, городов, водосборных бассейнов). Для развитых стран коэффициенты антропогенного давления (К*) представляют собой степенную функцию нормированной плотности населения (.ПН/41,6) вида К*=1,55(ПН/41,б)°'93, где 41,6 - среднемировая плотность населения, человек/км2.

3.Для анализа водосборных бассейнов возможно использование двух подходов. Первый базируется на оценке коэффициентов антропогенного давления, второй - на оценке информационной энтропии конечного ансамбля событий Шеннона и учитывает долю урбанизированных территорий, лесов, распаханных земель, водных объектов, болот и увлажненных земель.

4. Коэффициенты антропогенного давления на водосборы связаны значимой степенной зависимостью с гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими показателями состава и свойств вод различных водных объектов (озер, водохранилищ).

5. Коэффициенты антропогенного давления имеют линейную и статистически значимую связь с поступлением биогенных элементов в озера, водохранилища и Балтийское море с единицы территории водосбора. Выявленная закономерность является основой для раздельной оценки природной (при К* = 0) и антропогенной составляющих биогенного стока.

6. Ни на один из суббассейнов Балтийского моря (Центральная Балтика, Финский залив, Рижский залив, Ботническое море, Ботнический залив, Западная Балтика, пролив Каттегат) Россия не оказывает наибольшего антропогенного давления по сравнению с другими странами.

Основные публикации по теме диссертации

1. Фрумин Г.Т., Рянжин C.B., Образцова А.Б. Антропогенная нагрузка на водосборы Балтийского моря.// 5-й Международный Экологический Форум "День Балтийского моря". Сборник тезисов. СПб, 2004. С. 174175.

2. Frumin G.T., Ryanzhin S.V., Obraztsova A.B. Anthropogenic pressure on watershed basins of the Baltic Sea.// 5-th International Environmental Forum "Baltic Sea Day". The theses. Saint-Petersburg, 2004. P.128-129.

3. Образцова А.Б., Фрумин Г.Т., Рянжин C.B. Антропогенные нагрузки на водосборы Балтийского моря,// 7-я международная конференция и выставка. Материалы конференции. СПб, 2004. С.227-230.

4 Фрумин Г.Т., Образцова А.Б., Рянжин C.B. Антропогенное давление на суббассейны Балтийского моря.// СПб, Экологическая химия №13(4),

2004. С.270-278.

5. Образцова А.Б., Рянжин C.B., Фрумин Г.Т. Коэффициенты антропогенного давления на территории стран мира и плотность населения.// Материалы итоговой сессии ученого совета. СПб, РГГМУ,

2005. С.197-198.

6. Образцова А.Б., Фрумин Г.Т. Новый подход к анализу водосборных бассейнов (на примере стран Балтийского моря).// Материалы итоговой сессии ученого совета. СПб, РГТМУ, 2005. С.198-199.

7. Фрумин Г.Т., Максимов A.A., Максимова О.Б., Образцова А.Б. Распределение хлорофилла а в августе 2004 года.// 6-й Международный Экологический Форум "День Балтийского моря". Сборник тезисов. СПб, 2005. С. 114.

8. Frumin G., Maximov A., Maximova О. & Obraztsova A. Distribution of chlorophyll a in the Baltic Sea in August 2004.// 6-th International Environmental Forum "Baltic Sea Day". The theses. Saint-Petersburg, 2005. P.I 15.

9. Образцова А.Б., Фрумин Г.Т. Антропогенное давление на территории крупных городов России.// 3-я международная научная конференция "Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон". СПб, РГГМУ, 2005. С.47.

Ю.Фрумин Г.Т., Рянжин C.B., Образцова А.Б. Коэффициенты антропогенного давления на территории стран мира и плотность населения.// "Проблемы теоретической и прикладной экологии". Сборник научных трудов. СПб, РГГМУ, 2005. С.66-67.

Формат 60*84/16 Печать офсетная. Тираж 70 Заказ 336

Отпечатано с готового оригинал-макета, предоставленного автором, в типографии ООО" СВ-Центр" 195009, г Санкт-Петербург, ул Комсомола 41.

Р23745

РНБ Русский фонд

2006-4 24958

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Андрианова, Анастасия Борисовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ВОДНЫЙ ОБЪЕКТ И ЕГО ВОДОСБОР - ЕДИНАЯ ПРИРОДНАЯ СИСТЕМА.

1.1. Лимнические экосистемы.

1.2. Морские экосистемы.

1.3. Речные экосистемы.

1.4. Антропогенная составляющая биогенного стока рек.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Математико-статистическая обработка.

2.2. База данных.

ГЛАВА 3. КОЭФФИЦИЕНТЫ АНТРОПОГЕННОГО ДАВЛЕНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ СТРАН МИРА.

3.1 Антропогенное воздействие на окружающую среду.

Мир, развитие и охрана окружающей среды.

3.2. Связь между коэффициентами антропогенного давления на территории стран мира и плотностью населения.

ГЛАВА 4. АНТРОПОГЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ НА ВОДОСБОРЫ МОРЕЙ (НА ПРИМЕРЕ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ).

4.1. Физико-географическое описание Балтийского моря.

4.2. Антропогенное давление на суббассейны Балтийского моря.

4.3. Распределение хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 - 2005 гг.

ГЛАВА 5. АНТРОПОГЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ НА ВОДОСБОРЫ ВОДОХРАНИЛИЩ.

5.1. Общие сведения о водохранилищах.

5.2. Количественные соотношения между антропогенным давлением на водосборы водохранилищ и качеством их вод.

ГЛАВА 6. АНТРОПОГЕННОЕ ДАВЛЕНИЕ НА ВОДОСБОРЫ ОЗЕР.

6.1. Основные проблемы лимнологии.

6.2. Количественные соотношения между поступлением биогенных элементов в озера и антропогенным давлением на их водосборные бассейны.

6.3. Количественные соотношения между коэффициентами антропогенного давления на водосборы озер и качеством их вод.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Географо-экологический анализ антропогенного давления на водосборные и водные бассейны"

В последнее время все большее внимание уделяется гидроэкологическим ситуациям (удовлетворительная: «индекс загрязненности воды» ИЗВ <0,3-1; напряженная: ИЗВ 1-2,5; конфликтная: ИЗВ 2,5-4; кризисная: ИЗВ 4-6; катастрофическая: ИЗВ 6-10 и более), под которыми понимаются важные для жизни и деятельности людей, функционирования экологических систем состояния вод и связанных с ними других компонентов природы. Приоритет при этом отдается негативным (проблемным) ситуациям. Такое положение обусловлено ключевой ролью водного компонента окружающей природной среды и появлением всевозрастающего числа симптомов, свидетельствующих о его неблагополучии во многих районах мира и нашей страны. Это тем более важно, что гидроэкологические ситуации в известной мере служат и «зеркалом» общей экологической обстановки (Коронкевич и др., 1995).

Гидросфера служит естественным аккумулятором большинства загрязняющих веществ, поступающих непосредственно в атмосферу или литосферу. Это связано с наличием глобального цикла круговорота воды, со способностью воды к растворению различных газов и минеральных солей, а также с тем, что любой водоем служит своего рода ямой, куда вместе с потоками воды смываются с суши всевозможные твердые частицы. Кроме того, вода в силу своего широкого использования в промышленности, сельском хозяйстве, в быту подвержена и непосредственному антропогенному загрязнению. Вместе с тем, будучи естественной средой обитания живых организмов (гидробионтов), вода находится в динамически равновесном состоянии обмена биогенными веществами с водной биотой. Присутствие загрязняющих веществ в водной среде, чуждых живой природе, оказывает влияние на процессы жизнедеятельности отдельных живых организмов и на функционирование всей водной экосистемы.

При изучении процессов загрязнения водных объектов установлено, что им свойственны определенные закономерности, основными из которых являются: 1) неравномерность загрязнения водных объектов на территории страны; 2) периодически возникающие аварийные ситуации, сопровождающиеся массовыми выбросами загрязняющих веществ в водные объекты; 3) формирование устойчивых областей загрязнения, обусловленных постоянным поступлением в водные объекты промышленных, сельскохозяйственных и бытовых сточных вод (Красовский, Егорова, 1991).

Принято считать, что в промышленно развитых регионах на долю промышленных сточных вод приходится 70-80%, примерно 20% — на хозяйственно-бытовые (коммунальные) стоки, а остальное падает на долю сельскохозяйственных стоков. По данным Государственного гидрологического института, среднегодовые возобновляемые водные о ресурсы России оцениваются в 4348 км в год, включая подземные воды, дренируемые речными системами. По абсолютной величине водных ресурсов Россия занимает второе место в мире после Бразилии. Однако среди шести стран, обладающих наибольшими водными ресурсами (Бразилия, Россия, Канада, США, Китай, Индия), по водообеспеченности населения Россия занимает третье место, а по водообеспеченности территории -последнее. о

В среднем по стране соотношение между потреблением (70 км ) и ресурсами очень благоприятно и не превышает 1,6%. Однако из-за крайней неравномерности распределения водных ресурсов и потребностей в воде, очень большой их изменчивости во времени, высокой степени загрязненности многие регионы России имеют серьезные проблемы с водообеспечением населения, особенно в плотнонаселенных районах.

При выявлении причин негативных гидроэкологических ситуаций следует учитывать, что водные объекты представляют собой гидрологические системы, неразрывно связанные с водными ресурсами водосборов, и служат, таким образом, индикаторами состояния геосистем суши. Результаты современных исследований свидетельствуют о том, что первопричинами большинства гидроэкологических кризисов чаще всего бывают процессы, происходящие на их водосборах.

В настоящее время понятие «водный объект как составная часть ландшафта» получило всеобщее признание. При современном уровне наших знаний трудно найти правильное объяснение процессов, происходящих в водных объектах, в отрыве от изучения их водосборных бассейнов.

Экологическая значимость водосбора для водных объектов определяется суммой характеристик, отражающих его физико-географические, социально-политические и экономико-хозяйственные особенности. Однако до их пор остается неясным, какие из этих характеристик являются наиболее информативными (наиболее значимыми) при установлении количественных соотношений между характеристиками водосборов и качеством вод различных водных объектов.

В связи с изложенным всесторонний анализ водосборных и водных бассейнов представляет собой актуальную задачу, так как при успешном ее решении оказывается возможным установить первопричины экологических изменений, осуществить прогноз состояния водных экосистем, провести необходимые природоохранные мероприятия и разработать систему управления антропогенными нагрузками на прибрежные регионы.

Цель диссертационного исследования состояла в разработке новых интегральных подходов к оценке антропогенного воздействия на водосборные и водные бассейны различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей). Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи:

- создать базу данных, содержащую сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов;

- обосновать наиболее информативный показатель антропогенного воздействия на водосборные бассейны;

- выявить количественные соотношения между антропогенным воздействием (давлением) на водосборные бассейны различных водных объектов и качеством их вод;

- разработать новый подход к оценке антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море, в озера и водохранилища мира.

Научная новизна работы.

1. Установлено, что коэффициенты антропогенного давления, рассчитываемые по данным о плотности населения, являются интегральными показателями антропогенного воздействия на водосборы различных водных объектов (озер, водохранилищ, морей).

2. Предложено два подхода к анализу водосборных бассейнов. Первый базируется на оценке антропогенного давления на различные территории, включая водосборные бассейны, второй - на оценке информационной энтропии конечного ансамбля событий Шеннона.

3. Выявлены значимые регрессионные уравнения, связывающие коэффициенты антропогенного давления на водосборы озер и водохранилищ с их гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими характеристиками.

4. Проведена количественная оценка антропогенного давления на различные суббассейны Балтийского моря (для водосборов стран бассейна Финского залива, Ботнического залива, Рижского залива, Западной и Центральной Балтики).

5. Предложен новый способ оценки антропогенной и природной составляющих поступления биогенных элементов в Балтийское море и пресноводные озера.

Практическая значимость. Результаты работы позволяют выработать рекомендации по природоохранным мероприятиям, направленным на управление антропогенными нагрузками, и обеспечивающим сохранение водных объектов на олиготрофном или мезотрофном уровнях и ограничивающим их переход в эвтрофное состояние.

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Коэффициент антропогенного давления - интегральный показатель антропогенного воздействия на различные территории (стран, городов, водосборных бассейнов).

2. Количественные соотношения между коэффициентами антропогенного давления и гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими показателями состава и свойств вод водных объектов (озер, водохранилищ).

3. Новый подход к оценке природной и антропогенной составляющих поступления биогенных элементов в водные объекты.

4. Российская Федерация по сравнению с другими странами не оказывает наибольшего антропогенного давления ни на один из суббассейнов Балтийского моря.

Достоверность научных положений и выводов обусловлена применением современных методов математико-статистической обработки данных, проведением натурных исследований, и подтверждается полученными результатами.

Личный вклад автора заключается в участии в создании базы данных, содержащей сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов; в постановке проблемы, методическом обеспечении ее решения и анализе полученных результатов.

Апробация работы. Результаты исследования докладывались и обсуждались: на итоговых сессиях Ученого Совета Российского Государственного Гидрометеорологического Университета (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на V и VI международных экологических форумах «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2004, 2005); на VII международной специализированной выставке и конференции «Акватерра-2004» (Санкт-Петербург, 2004); на SEGUE's 2nd Follow-up Seminar (Хельсинки, Финляндия, 2005); на III международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2005).

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Андрианова, Анастасия Борисовна

ВЫВОДЫ

Создана база данных, содержащая сведения о морфометрических, гидрографических, административно-территориальных, гидрохимических и гидробиологических характеристиках водных объектов и их водосборных бассейнов.

Коэффициенты антропогенного давления - интегральные показатели антропогенного воздействия на различные территории (стран, городов, водосборных бассейнов). Для развитых стран коэффициенты антропогенного давления (К*) представляют собой степенную функцию нормированной плотности населения (ПН/41,6) вида К*=1,55(ПН/41, б)0'93, где 41,6 - среднемировая плотность населения, человек/км2.

Для анализа водосборных бассейнов возможно использование двух подходов. Первый базируется на оценке коэффициентов антропогенного давления, второй - на оценке информационной энтропии конечного ансамбля событий Шеннона и учитывает долю урбанизированных территорий, лесов, распаханных земель, водных объектов, болот и увлажненных земель.

Коэффициенты антропогенного давления на водосборы связаны значимой степенной зависимостью с гидрохимическими, гидробиологическими и биохимическими показателями состава и свойств вод различных водных объектов (озер, водохранилищ). Коэффициенты антропогенного давления имеют линейную и статистически значимую связь с поступлением биогенных элементов в озера, водохранилища и Балтийское море с единицы территории водосбора. Выявленная закономерность является основой для раздельной оценки природной (при К* = 0) и антропогенной составляющих биогенного стока.

Ни на один из суббассейнов Балтийского моря (Центральная Балтика, Финский залив, Рижский залив, Ботническое море, Ботнический залив, Западная Балтика, пролив Каттегат) Россия не оказывает наибольшего антропогенного давления по сравнению с другими странами.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Андрианова, Анастасия Борисовна, Санкт-Петербург

1. Авакян А.Б., Шарапов В.А. Водохранилища гидроэлектростанций СССР. М., Энергия, 1977. - 399 с.

2. Алекин О.А., Драбкова В.Г., Коплан-Дикс И.С. Проблемы эвтрофирования континентальных вод. Антропогенное эвтрофирование природных вод. Черноголовка, 1985.

3. Алекин. О.А. Основы гидрохимии. JL, 1970. 444 с.

4. Алимов А.Ф. Элементы теории функционирования водных экосистем. СПб, Наука, 2000. - 147 с.

5. Альфа и Омега. Краткий справочник. Таллин, Валгус, 1988. - 384 с.

6. Андреева М.А. Озера Среднего и Южного Урала. Челябинск, Юж.-Уральск. кн. изд-во, 1973. - 270 с.

7. Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера. Под. ред. Петровой. Л., Наука, 1982. - 304 с.

8. Анучин Д.Н. Воды суши. Озера. Землеведение, 1896. Т. III. Кн. 2. С. 1-24.

9. Атлас "Окружающая среда и здоровье населения России". Абросимова Ю.Е., Артюхов В.В., Ермаков С.П., Мартынов А.С., Прохоров Б.Б. (ред. русского издания), Мюррей Фешбах (гл. редактор), Грегори Гурофф (директор проекта). М., ПАИМС, 1995. - 448 с.

10. Багоцкий С.В., Вавилин В.А. и Осташенко М.М. Проверка эмпирических зависимостей между поступлением биогенного элемента и его содержанием в водоеме. Водные ресурсы, 1985. № 3. С. 78-60.

11. Барсукова Л.А. Многолетний биогенный сток р. Волги у Астрахани. -Тр. КаспНИОРХ, 1971. Т.26.

12. Бикбулатов Э.С., Щеглов Д.Е. Эмпирические зависимости в прогнозах содержания биогенных элементов в водоеме. Биология внутренних вод. Инф. Бюлл. № 98. СПб, Наука, 1995. С. 45-48.

13. Богословский Б.Б. Озероведение. Л., 1960. - 335 с.

14. Бойченко З.А., Чуян Г.А., Тур О.П. Прогнозирование содержания биогенных элементов в стоке с сельскохозяйственных угодий. -Агрохимия, 1985. №5.

15. Большая энциклопедия Кирилла и Мефодия. Компакт-диск, 2003.

16. Боровиков В.П., Боровиков И.П. Statistica Статистический анализ и обработка данных в среде Windows. - М., Информационно-издательский дом «Филинъ», 1997. - 608 с.

17. Великорецкая И.И., Драбкова В.Г. Озеро как составная часть природного комплекса. Изв. ВГО, 1977. Т. 109. № 3. С. 220-225.

18. Весь мир. Энциклопедический справочник. Минск: Литература. 1998.-656 с.

19. Верещагин Г.Ю. Методы морфометрической характеристики озер. -Тр. Олонецкой научной экспедиции. География, 1930. Вып. 1. Ч. 2. С. 3-114.

20. Верещагин Г.Ю. Олонецкая научная экспедиция. Бюл. Росс, гидрол. ин-та, 1921. № 14. С. 2-18.

21. Винберг Г.Г. Токсический фитопланктон. Успехи современной биологии, 1954, т.38, вып. 2(5). С. 216-226.

22. Водные объекты Санкт-Петербурга. Под ред. д.ф.-м.н. Кондратьева С.А., д.х.н. Фрумина Г.Т. СПб, Символ, 2002. - 348 с.

23. Водогрецкий В.Е. Влияние агролесомеклиорации на годовой сток (методика исследований и расчеты). Л., 1979.

24. Водохранилища и их воздействие на окружающую среду. М., Наука, 1986. - 368 с. Ответственные редакторы: Воропаев Г.В., Авакян А.Б.

25. Воробейчик Е.Л., Садыков О.Ф., Фарафонтов М.Г. Экодогическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень). Екатеринбург: УИФ «Наука», 1994. 280 с.

26. Воронцов A.M. Обобщенные показатели состояния в системе индексов качества природных сред: проблемы и перспективы. Доклад. СПб.: Научный Совет «Экология и природные ресурсы» СПб НЦ РАН. 2004. - 11 с.

27. Глазовский Н.Ф. Техногенная миграция азота, фосфора, калия и серы на территории СССР. Вестн. МГУ, сер. географ., 1976. №4.

28. Голубев А.А., Люблина Е.И., Толоконцев Н.А., Филов В.А. Количественная токсикология. Л., Медицина, 1973. - 287 с.

29. Горшков В.Г., Кондратьев К.Я., Данилов-Данильян В.И., Лосев К.И. Окружающая среда: от новых технологий к новому мышлению. М., ВНИИТИ, 1993.

30. Горшков В.Г., Котляков В.М., Лосев В.М. Экономический рост, состояние окружающей среды, богатство и бедность. Изв. РАН. Серия географическая, 1994. №1.

31. Григорьев С.В. О некоторых определениях и показателях в озероведении. Тр. Карельск. фил. АН СССР, 1959. В. XVIII. С. 29-45.

32. Григорьев С.В. Опыт гидрологической типологии озер Латвийской ССР. Тр. Ин-та биологии АН ЛатвСССР, 1958. Т. VII. С. 245-258.

33. Гусаков Б.Л., Расплетина Г.Ф. Обзор современных методов расчета. -В кн.: Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера. Л., Наука, 1982. С. 218-222.

34. Данилов-Данильян В.И. Устойчивое развитие будущее Российской Федерации. - В кн.: Россия на пути к устойчивому развитию. М., 1996.

35. Данилов-Данильян В.И., Лосев К.С. Экологический вызов и устойчивое развитие. Учебное пособие. М., Прогресс-Традиция, 2000.-416 с.

36. Дмитриев В.В. Диагностика и моделирование водных экосистем. -СПб, Изд-во С.-Петербургского университета, 1995.-216 с.

37. Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем. СПб, Наука, РГГМУ, 2004. - 294 с.

38. Дмитриева В.Т., Сизиков А.И., Напрасников А.Г. Гидроклиматический и морфометрический анализ озер Забайкалья. -Иркутск, 1976. С. 92-115.

39. Драбкова В.Г., Сорокин И.Н. Озеро и его водосбор единая природная система. - Л., Наука, 1979. - 195 с.

40. Драбкова В.Г., Стравинская Е.А. Интенсивность круговорота фосфора и углерода в озерах раннего уровня трофии. В кн.: Трансформация органического и биогенных веществ при антропогенном эвтрофировании озер. Л., Наука, 1988. С. 243-251.

41. Драбкова В.Г., Форш Л.Ф. Опыт изучения специфики внутренних процессов озер в связи с влиянием окружающего ландшафта. Изв. ВГО, 1975. №3. С. 105-113.

42. Дрейпер С.М., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ. М., Статистика, 1973.

43. Дружинин B.C., Сикан А.В. Методы статистической обработки гидрометорологической информации. Учебное пособие. Направление «Гидрометеорология». Специальность «Гидрология». СПб, изд. РГГМУ, 2001.- 168 с.

44. Закон РФ «О правовой охране программ для электронно-вычислительных машин и баз данных» от 23.09.1992 №3523-1. «Российская газета» №230 от 20.10.1992.

45. Интегральная оценка экологического состояния и качества среды городских территорий // Алимов А.Ф., Дмитриев В.В., Флоринская Т.М., Хованов Н.В., Чистобаев А.И. / Под ред. А.К. Фролова. -СПбНЦ РАН-СПб., 1999. 253 с.

46. Калесник С.В. Ландшафтоведение. В кн.: Советская география. Итоги и задачи. М., 1960. С. 320-325.

47. Калесник С.В. О некоторых важных задачах современного озероведения. Водные ресурсы, 1973. № 1. С. 36-42.

48. Калесник С.В. Современное состояние учения о ландшафтах. В кн.: Материалы к III съезду ГО СССР. Л., 1959. С. 3-17.

49. Катунин Д.Н., Винецкая Н.И., Дюдикова Л.К. и др. Современное состояние гидрохимического режима и химические основы биологической продуктивности дельты Волги и Северного Каспия. -Тр. ВНИРО, 1977. Т. 127.

50. Китаев С.П. Экологические основы биопродуктивности озер разных природных зон. М., Наука, 1984. - 208 с.

51. Клименко В.В. Энергия, климат и исторические перспективы России. Общественные науки и соверменность, 1995. №1. С.99-105.т

52. Клименко В.В., Клименко А.В., Андрейченко Т.Н., Довгалюк В.В., Микушина О.В., Терешин А.Г., Федоров М.В. Энергия, природа и климат. М., Изд-во МЭИ, 1997. - 215 с.

53. Кондратьев К.Я., Донченко В.К., Лосев К.С., Фролов А.К. Экология-экономика-политика. СПб, Науч. центр РАН, 1996. - 827 с.

54. Кондратьев С.А., Ефремова Л.Ф., Расплетина Г.Ф., Черных О.А., Веселова М.Ф., Кулибаба В.В., Свистов П.Ф. Оценка внешней нагрузки на Ладожское озеро. Экологическая химия, 1997, 6(2). С. 7384.

55. Кондратьев С.А., Фрумин Г.Т., Тройская Т.П., Сорокин И.Н., Алябина Г.И., Егоров А.Н., Ефремова Л.В., Игнатьева Н.В. Водные объекты в условиях интенсивно техногенеза. Региональная экология, 1997. №34. С. 30-40.

56. Кондратьев С.А., Фрумин Г.Т., Сорокин И.Н., Гронская Т.П. Современное состояние водоемов Санкт-Петербурга. Мат. симп. "Стратегия экологической безопасности Санкт-Петербурга с использованием опыта Нидерландов", 9-12 сентября, 1997 г. 1997. С. 1-8.

57. Кондратьев С.А., Гронская Т.П., Ефремова Л.В., Игнатьева Н.В., Сорокин И.Н., Алябина Г.А. Водные объекты в условиях интенсивного техногенеза: методология мониторинга и критерии допустимой нагрузки. СПб.: ИНОЗ РАН, ГГИ, 1998. 68с.

58. Коплан-Дикс И.С., Алексеев В.Л. Развитие эвтрофирования вод суши как следствие эволюции круговорота фосфора и эвтрофирования природных вод. Л., Наука, 1988. С. 134-139.

59. Коронкевич Н.И., Зайцева И.С., Китаев Л.М. Негативные гидроэкологические ситуации. Изв. АН. Серия географическая, 1995. № 1. С. 43-52.

60. Котляков В.М., Лосев К.С., Суетова И.А. Вложение энергии в территорию как экологический индикатор. Изв. Академии Наук, сер. геогр., 1995. №3. С.70-75.

61. Красовский Г.Н., Егорова Н.А. Современные проблемы охраны водных объектов от химического загрязнения. Вестник АМН СССР, 1991. № 1.С. 38.

62. Кудерский JI.A., Печников А.С., Шимановская JI.H. Рыбные ресурсы Ладожского и Онежского озер. Обзорная информация, серия "Биопромысловые и экономические вопросы мирового рыболовства", 1977. Вып. 1.С. 1-40.

63. Ладожское озеро критерии состояния экосистемы. - Под. ред. Н.А. Петровой, А.Ю. Тержевик. СПб, Наука, 1992. - 328 с.

64. Ладожское озеро. Мониторинг, исследование современного состояния и проблемы управления Ладожским озером и др. большими озерами. -Петрозаводск, Карельский научный центр РАН, 2000. 490 с.

65. Ландау М.А. Молекулярные механизмы действия физиологически активных соединений. М., Наука, 1981. - 262 с.

66. Лебедев В.Н. Отчеты о работах. В кн.: IV гидрологическая конференция Балтийских стран. Л., ГГИ, 1934.

67. Лебединцев А.А. Опыт систематического исследования озреа в гидро-химико-биологическом отношении за год (с июня 1902 по июнь 1903 г.) Из Никольского рыбовод, з-да. СПб, 1904. № 9. С. 141-209.

68. Литинская К.Д. Режим уровней воды озер и водохранилищ Карелии. -Л., 1976.-148 с.

69. Лосев К.С. Вода. Л., Гидрометеоиздат, 1989. - 272 с.

70. Львович М.И. Вода и жизнь. М., Мысль, 1986. - 256 с.

71. Максимова М.П. Критерии антропогенного евтрофирования речного стока и расчет антропогенной составляющей биогенного стока рек. -Водные ресурсы, 1979. №1. С. 35-40.

72. Мамай И.И. Ландшафтные исследования при изучении стока. В кн.: Ландшафтный сборник. М., 1973. С. 190-206.

73. Мамчур Е.А. Проблема выбора теории. М., Наука, 1971. 287 с.

74. Макарова Н.В., Трофимец В.Я. Статистика в Excel: Учебное пособие. Финансы и статистика, 2002. - 368 с.

75. Марков Е.С. О методах исследования озер. Ч. I. СПб, 1902. - 115 с.

76. Мартынова М.В. Аккумуляция биогенных веществ в водоеме. В кн.: Антропогенное перераспределение органического вещества в биосфере. Л., Наука. С. 85-93.

77. Методические основы оценки и регламентирования антропогенного ф влияния на качество поверхностных вод. Под ред. Проф. Караушева ^ А.В. Л., Гидрометеоиздат, 1987. - 258 с.

78. Молчанов И.В. Озера и сапропелитовые месторождения Валдайской возвышенности. Л., 1933. - 254 с.

79. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии. М.: Высшая школа, 1999.- 447 с.

80. Муравейский С.Д. Роль географических факторов в формировании географических комплексов. Вопросы географии, 1948. Сб. 9. С. 95110.

81. Напрасникова В.Г., Сизиков А.И., Напрасников А.Г. Зависимость 9 гидрологического режима озерных водоемов от морфометрическихпараметров их водосборов. В кн.: Вопросы гидрологии Забайкалья

82. Записки Забайкальского фил. ВГО, вып. 5). Чита, 1972. С. 31-41.

83. Науман Е. Цель и основные проблемы региональной лимнологии. — Тр. Коссинской ст. биол. ст., 1927. Вып. 6. С. 4-11.

84. Никаноров A.M. Гидрохимия: Учебник. СПб, Гидрометеоиздат, 2001.-444 с.

85. Образцова А.Б., Фрумин Г.Т. Новый подход к анализу водосборныхбассейнов (на примере стран Балтийского моря). Материалыитоговой сессии ученого совета РГГМУ. СПб, РГГМУ, 2005. С. 198199.

86. Образцова А.Б., Фрумин Г.Т., Рянжин С.В. Антропогенные нагрузки на водосборные бассейны Балтийского моря. Материалы конференции «Акватерра». СПб, 2004. С. 227-230.

87. Описание баз данных и машиночитаемых информационных массивов. Сосвтав и обозначение характеристик.: ГОСТ 7.70-2003. М., ИПК, Издательство стандартов, 2004. 11 с.

88. W 89. Орлов В.Г., Скакальский Б.Г., Бесценная М.А., Шварцман А .Я.,ф Меерович Л.Н. Контроль качества поверхностных вод. Учебноепособие. Л, изд. ЛПИ, 1988. 140 с. (ЛГМИ).

89. Охрана и рациональное использование водных ресурсов Ладожского озера и др. больших озер. Тр. IV Международ, симпозиума по Ладожскому озеру. СПб, АССПИН, 2003. - 512 с.

90. Оценка влияния антропогенных факторов на химический состав воды в реках бассейна Балтийского моря. Труды ГГИ, 1982. Вып. 283. С. 52-65.

91. Пикуш Н.В., Сухован П.Г. К оценке рыбопродуктивности днепровских водохранилищ. Гидробиологический журнал, 1978. Т. 14, №4. С. 49-51.

92. Повестка на XXI век. Конференция ООН по охране окружающей среды и развитию, Рио-де-Жанейро, июнь 1992 г. Извлечения. М., Центр координации и информации социально-экологического союза, 1997.-31 с.

93. Постоялкина Л.С., Боценюк К.Л., Павелко В.Л. Построение математических моделей выноса азота и фосфора с орошаемых участков. Гидрохимические материалы, 1981. Т. 78.

94. Рихтер Г.Д. Место озер в системе единиц комплексного физико-географического районирования. Изв. АН СССР, сер. геогр., 1976. № 1.С. 48-57.

95. Россолимо Л.Л. Задачи и установки лимнологии как науки. Тр. Лимнологической станции в Косине, 1934. Вып. 17. С. 1-47.

96. Россолимо Л. Л. Основы типизации озер и лимнологического районирования. В кн.: Накопление вещества в озерах. М., 1964. С. 546.

97. Россолимо Л. Л. Антропогенное евтрофирование внутренних водоемов: современные успехи и нерешенные вопросы. В кн.: Антропогенное евтрофирование водоемов. Черноголовка, 1974.

98. Россолимо Л.Л. Изменения лимнических экосистем под воздействием антропогенного фактора. М., Наука, 1977.

99. РД 52.24.622-2001. Руководящий документ. Методические указания "Проведение расчетов фоновых концентраций химических веществ в воде водотоков". С. 61.

100. Рянжин С.В. Новые оценки глобальной площади и объема воды естественных озер мира // Доклады Академии наук, 2005, том 400, № 6, С. 808-812.

101. Рянжин С.В. Много ли на Земле озер? // Природа, 2005, №4, С. 18-25.

102. Рянжин С.В. 1990. Температура поверхности озер Северного полушария в зависимости от географической широты и высоты озера над уровнем мор я, ДАН СССР, 312(1): 209-214.

103. Рянжин С.В. 1991а. Зональные зависимости для температурного режима пресноводных озер Северного полушария, Водные Ресурсы, 4: 15-29.

104. Рянжин С.В. 1991. Новая версия сплайновых моделей для описания зональных изменений температур озер Северного полушария, ДАН СССР, 317(3): 628-634.

105. Скакальский Б.Г. Антропогенные изменения химического состава воды и донных отложений в загрязняемых водных объектах. -Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора географических наук. СПб. ГГИ, 1996. 68 с.

106. Совеременное состояние экосистемы Ладожского озера. Под. ред. Петровой Н.И., Расплетиной Г.Ф. Л., Наука, 1987. - 213 с.

107. Сомов М.П. Основы рыбоводной таксации озерных угодий. Изв. Отд. рыбоводства и науч.-промысл, исслед., 1920. Т. 1/2. С. 131-336.

108. Сорокин И.Н. Гидрологические типы озер Кольского полуострова. В кн.: Вопросы современной лимнологии. Л., 1973. С. 128-139.

109. Страхов Н.М., Бродская Н.Г., Князева Л.М. и др. Образование осадков в современных водоемах. М., 1954. - 792 с.

110. Субботин А.И., Змиева Е.С. и др. Ландшафтно-гидрологический принцип изучения стока. В кн.: Ландшафтный сборник. М., 1973. С. 175-189.

111. Терещенко В.Г., Терещенко Л.И., Сметанин М.М. Оценка различных индексов для выражения биологического разнообразия сообщества. В кн.: Биоразнообразие. Степень таксономической изученности. М.: Наука, 1994.-С. 86-97.

112. Толоконцев Н.А. Токсикология гидросферы. Вестник АМН СССР, 1991. № 1.С. 33-38.

113. Урсул А.Д. Переход России к устойчивому развитию. Ноосферная стратегия. М., Издательский дом "Ноосфера", 1998. 500 с.

114. Фащук Д.Я. Оценка антропогенной нагрузки на водосборы Черного и Азовского морей (географо-экологический подход). Водные ресурсы, 1998. № 25. С. 694-711.

115. Фортунатов М.А. О содержании, задачах и развитии балансового и ландшафтного направлений в лимнологии. В кн.: Круговорот вещества и энергии в озерных водоемах. М., Наука, 1967. с. 14-21.

116. Фрумин Г.Т. Оценка состояние водных объектов и экологическое нормирование. СПб, Синтез, 1998. - 96 с.

117. Фрумин Г.Т. Связь между антропогенным давлением на водосборные бассейны озер и водохранилищ и качеством их вод. Экологическая химия, 1999. № 8. С. 101-105.

118. Фрумин Г.Т. Экологическая химия и экологическая токсикология. -СПб, 2002. 204 с.

119. Фрумин Г.Т., Леонова М.В. Природная и антропогенная составляющие поступления общего фосфора в Невскую губу со стоком р. Невы. Экологическая химия, СПб, 2004. Т. 13, вып. 1. С. 29-34.

120. Фрумин Г.Т., Образцова А.Б., Рянжин С.В. Антропогенное давление на суббассейны Балтийского моря. Экологическая химия, СПб, 2004. Т. 13, вып. 4. С.270-278.

121. Фрумин Г.Т., Максимов А.А., Максимова О.Б., Образцова А.Б. Распределение хлорофилла а в Балтийском море в августе 2004 года. Сборник тезисов VI Международного экологического форума «День Балтийского моря». СПб, «Издательский дом Герда», 2005. С. 114.

122. Хендерсен-Селлерс Б., Маркленд Х.Р. Умирающие озера. Причины и контроль антропогенного эвтрофирования. Д.: Гидрометеоиздат, 1990. -280 с.

123. Хрисанов Н.И., Осипов Г.К. Управление эвтрофированием водоемов. СПб, Гидрометеоиздат, 1993. - 278 с.

124. Шелутко В.А. Численные методы в гидрологии. Д.: Гидрометеоиздат, 1991.-239с.

125. Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. Л., Наука, 1988. Под ред. К.Я. Кондратьева, И.С. Коплан-Дикса. 204 с.

126. Эшби У .Р. Введение в кибернетику. М., ИЛ, 1958. - 432 с.

127. Якушко О.Ф. Белорусское поозерье. Минск, 1971. - 336 с.

128. Alberti М., Parker J.D. Indices of environmental quality. The search for credible measures // Environ. Impact. Assess. Rev. 1991. vol. 11, № 2. P 95-101.

129. Cahill Т.Н., Imperato P.V., Vernff F.H. Evaluation of phosphorus dynamics in a waterched. J. Env. Engineers Div. ASCE, 1974/ Vol. 100, №4. P. 439-458.

130. Directory of Water Related International Cooperation. International Lake Environment Committee Foundation, 1995. 256 p.

131. Forel F.A. Handbuch des Seekunde: Allgemeine Limnologie. Stuttgart, 1901.-249 s.

132. Frumin G. Population Density and Water Quality of World Lakes and Reservoirs. 9th International Conference on the Conservation and Management of Lakes, 2001. P. 253-256.

133. Frumin G., Maximov A., Maximova O., Obraztsova A. Distribution of chlorophyll a in the Baltic Sea in August 2004. The theses VI International Environmental Forum Baltic Sea Day. - Saint-Petersburg, 2005. P. 115.

134. Gore A. Earth in the balance. Ecology and Human Spirit. Plume N.Y., 1993.

135. Halbfass W. Besitzt der Wasserhaushalt eines Sees einen: Einflu|3 auf seine biologische Einstellung? Verh. Intern. Ver. theor. und angew. Limnol., 1934. Bd. 6.T.2.

136. Halbfass W. Uber die naturvissens-chaftlhicher Grundlagen der Binnenseefischerei. Allg. Fish. Ztg, 1900. Bd. 15. S. 7-11.

137. MeybeckM. Physics and chemistry of Lakes. В.: Springer, 1995. P. 1-25.

138. National Center for Analysis of Energy Systems. Energy needs, uses and resources in developing countries. Brookhaven: Brookhaven National Library. Policy Analysis Division, 1978.

139. Pierls B.L., Caraco N.F., Pace M.L. and Cole J.J. Human influence on river nitrogen. Nature 350, 1991. P. 386-387.

140. Popper K. The logic of scientific discovery. New York, Science Editions, 1961.

141. Ryanzhin, S.V. 1994. Latitudinal-altitude interrelationships for the surface temperatures of the Northern hemisphere freshwater lakes, Ecological Modelling, 74(3-4): 231-253.

142. Schindler D.W. A Hypothesis to Explain Differences and Similarities Among Lakes in the Experimental Lakes Area, North-western Ontario. J. Fish. Res. Board of Canada, 1971. Vol. 28. № 2. P. 195-301.

143. Stockner J.B. Preliminary characterization of lakes in the Experimental lakes Area, Northwestern Ontario, Using Diatom Occurrences in sediments. J. Fish. Res. Board of Canada, 1971. Vol. 28. № 2. P. 265-275.

144. Strom K.M., Moskenesoy. A study in high latitude cirque lakes. Skr. norske Vidensk Akad. Mat.-nat. Kl., 1938. № 1.

145. The state of Finnish coastal waters in the 1990s. P.Kauppila, S. Back. -Helsinki, 2001,- 134 p.

146. Vollenweider R.A. Scientific fundamentals of the eutrophication of lakes and flowing water with particular reference to nitrogen and phosphorus as factors in eutrophication. Tech. Rep. to the Organiz. Econom. Cooper. Devel., 1968.Vol. 27.- 159 p.

147. Vollenweider R.A. Input-output models with special reference to the phosphorus loading concept in Limnology. Schweiz. Z. Hydrol. 37, 1975. P. 53-84.

148. Vollenweider R.A., Dillon P.I. The application of the phosphorus loading concept to eutrophication research. Nat. Res. Counc. Canada NRO Assoc. Comm. Sci criteria. Environmental Quality NRCC. 1974. № 13690. - 42 p.