Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Фосфорный баланс Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Фосфорный баланс Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна"

На правах рукописи

ООЗОБВЭВ8

ЛЫСКОВА УЛЬЯНА СЕРГЕЕВНА

ФОСФОРНЫЙ БАЛАНС ЛАДОЖСКОГО ОЗЕРА, НЕВСКОЙ ГУБЫ И ИХ ВОДОСБОРНОГО БАССЕЙНА

Специальность: 25.00.36 - геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

Санкт-Петербург 2007

003056968

Работа выполнена в Институте озероведения Российской Академии Наук

Научный руководитель

Официальные оппоненты

Ведущая организация

доктор физико-математических наук, Кондратьев Сергей Алексеевич

доктор географических наук Дмитриев Василий Васильевич

кандидат географических наук Гронская Татьяна Павловна

Российский Государственный Гидрометеорологический Университет

Защита состоится " 18" апреля 2007 г в 11 часов на заседании диссертационного совета Д 002 064 01 при Институте озероведения Российской Академии Наук по адресу

196105, г Санкт-Петербург, Севастьянова, д 9, ауд 212

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института озероведения Российской Академии Наук

Автореферат диссертации разослан "15" марта 2007 г

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат военных наук

,/уг

,-е.

Цветков В Ю

I. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Объект исследования и актуальность темы исследования Ладожское оз является крупнейшим озером Европы и безальтернативным источником водоснабжения Санкт-Петербурга Сток из Ладожского оз, происходящий по р Неве, вместе со сбросами сточных вод Санкт-Петербурга определяет качество воды Невской губы Финского залива и существенно влияет на экологическую ситуацию в городе и пригородах

Одной из основных экологических проблем Ладожского оз , Невской губы и их водосборного бассейна является эвтрофирование, причина которого заключается в обогащении вод биогенными элементами как природного, так и, главным образом, антропогенного происхождения Возникает дисбаланс в соотношении продукционно-деструкционных процессов в водоеме, качество воды существенно ухудшается До сих пор не разработана научно-обоснованная концепция рационального использования водных ресурсов бассейна Отсутствуют оценки изменения качества воды Ладожского оз и Невской губы и их экологического состояния в зависимости от различных сценариев хозяйственной деятельности в Северо-Западном регионе России

Важным этапом решения перечисленных задач является составление фосфорного баланса изучаемой водной системы, учитывающего естественную составляющую внешней нагрузки, а также воздействие точечных и рассредоточенных источников антропогенной нагрузки Выбор фосфора в качестве исследуемого элемента объясняется тем, что в рассматриваемых водоемах содержание фосфора в водной массе является фактором, лимитирующим процесс эвтрофирования

Натурные измерения характеристик качества воды далеко не все: да позволяют выявить и количественно оценить вклад различных источников загрязнения в формирование внешней нагрузки на водные объекты со стороны водосбора Для оценки возможных последствий изменения интенсивности различных источников нагрузки в результате социально-экономических и климатических воздействий необходимо выполнить расчет миграции вещества с учетом его удержания на водосборе и наложения воздействия других источников Проведение такого расчета связано, прежде всего, с решением проблем сбора большого объема разрозненных данных о характеристиках изучаемых водоемов и их водосборов, а также об источниках загрязнения, формирующих внешнюю нагрузку на водные объекты Кроме того, необходимо выбрать адекватные методы расчета тех составляющих нагрузки, которые не могут быть оценены по данным непосредственных измерений До сих пор такие работы для всей водной системы Ладожского оз, Невской губы и их водосборного бассейна выполнены не были

Целью исследования является оценка фосфорного баланса Ладожского оз , Невской губы и их водосборного бассейна, а также выявление вклада основных источников в формирование фосфорной нагрузки на изучаемые водоемы

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1 Расчет и анализ формирования баланса общего фосфора (Робщ) и отдельных его составляющих в Ладожском оз и Невской губе за период 1990 - 2005 годы

2 Оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки Рв6щ на Ладожское оз и Невскую губу

3 Определение роли Ладожского оз и других крупных озер его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Ро5щ с верховий водосбора в Финский залив

4 Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы

Научная новизна. Впервые выполнен расчет и анализ фосфорного баланса Ладожского оз и Невской губы за период с 1990 по 2005 г Показано снижение нагрузки на изучаемые водоемы за счет снижения сбросов Робщ промышленными и муниципальными предприятиями, сокращения площадей сельскохозяйственных угодий и поголовья скота на водосборе Выявлена степень воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников загрязнения на формирование нагрузки Р0бщ на Ладожское оз , Невскую губу и их водосборный бассейн Определена роль Ладожского оз и других крупных озера его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Робщ с верховий водосбора в Финский залив Дана оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы, установлены тенденции возможного изменения содержания Р0бщ в губе на период до 2020 г в зависимости от перспектив совершенствования системы водоочистки в городе

Практическая значимость. Результаты расчетов элементов фосфорного баланса и концентраций Р0вщ в Ладожском оз и Невской губе в зависимости от различных составляющих внешней нагрузки позволяют судить о последствиях проведения хозяйственных мероприятий на водосборе по различным сценариям Количественная оценка характеристик фосфорного режима Невской губы в зависимости от сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкт-Петербурга должна служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод о г фосфора на очистных сооружениях города

Результаты диссертационного исследования использованы при выборе расположения водозабора для питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга на акватории Ладожского оз и расположения водовыпусков очистных сооружений Санкт-Петербурга на акватории Невской губы, а также при оценке изменений экологического состояния губы в результате введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений

Основные защищаемые положения.

1 Результаты расчета фосфорного баланса Ладожского оз и Невской губы за период с 1990 по 2005 годы

2 Количественная оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки PoSui на Ладожское оз и Невскую губу

3 Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы на период до 2020 года

Апробация результатов. Основные научные и защищаемые положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах лабораторий гидрологии и географии и природопользования Института озероведения РАН, на международной конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий» (Архангельск, 2005), на 4-ой Международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2006 г), на научно-практической конференции ученых РАН и высшей школы «Санкт-Петербург и Ленинградская область в глобализирующем мире» (Санкт-Петербург, 2006 г), на Заседании ученого совета ИНОЗ РАН (2007 г), на Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2007)

Результаты расчетов фосфорного баланса Ладожского оз, а также результаты количественной оценки естественной и антропогенной нагрузки РоВш на Ладожское оз переданы в Невско-Ладожское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов Результаты расчетов по оценке воздействия реализации плана совершенствования водоочистки Санкт-Петербурга на качество воды в Невской губе переданы в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», а также в Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации Санкт-Петербурга

Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения Объем работы 128 страницы, 26 рисунков и 16 табтиц Список использованной литературы включает 120 наименований

II. СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности исследования, формулировки цели работы и основных решаемых задач, описание научной новизны и практической значимости исследования

Глава 1. Физико-географическая и гидроэкологическая характеристика водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора

Ладожское оз площадью 17 870 км2 является крупнейшим озером Европы и самым северным из великих озер мира По запасу пресной воды (838 км3) Ладожское оз занимает четырнадцатое место в мире Водосборный бассейн Ладожского оз площадью около 280 ООО км2 расположен на территории трех государств - Российской Федерации (80% общей площади), Финляндии (19,9%) и Белоруссии (0,1%) Российская часть водосбора находится в пределах Ленинградской, Новгородской, Псковской, Тверской, Вологодской и Архангельской областей, а также Карелии

Ладожское оз принимает сток из озер Сайма, Онежское и Ильмень Сток из Ладожского оз происходит по р Неве, которая впадает в Невскую губу, представляющую полузамкнутый мелководный водоем, западная граница которого проходит по створу Комплекса защитных сооружений Санкт-Петербурга от наводнений Площадь акватории Невской губы составляет 400 км2, объем воды - 1,6 км° Невская губа принимает сток с 67% площади водосбора всего Финского залива, что естественно приводит к повышенному содержанию биогенных и загрязняющих веществ в ее водах

Основной экологической проблемой как Ладожского оз, так и Невской губы являются процессы антропогенного эвтрофирования, причиной которого является увеличение поступления в водоемы соединений фосфора и азота, как природного, так и, главным образом, антропогенного происхождения Возникает дисбаланс в соотношении продукционно-деструкционных процессов в водоеме, что приводит к возникновению бескислородных (анаэробных) зон и заморных явлений, уменьшению рыбных запасов, а также загрязнению воды токсичными веществами в результате развития определенных видов фитопланктона («цветение» воды В рассматриваемой водной системе фактором, лимитирующим продукционные процессы, является содержание фосфора в водной массе Именно поэтому настоящее исследование посвящено расчету и изучению фосфорного баланса

В результате интенсивной хозяйственной деятельности и неудовлетворительного качества очистки сточных вод трофический статус Ладожского оз в конце 70-х начале 80-х гг вплотную приблизился к эвтрофному (Антропогенное эвтрофирование , 1982) Последующие эффективные природоохранные мероприятия с середины 80-х годов, а затем экономический спад 90-х годов и соответствующее снижение нагрузки на озеро способствовали некоторому улучшению его состояния Тем не менее, эвтрофирование Ладожского оз по-прежнему является реальной угрозой для экологической обстановки на Северо-Западе России В Невской губе усугубляют гидроэкологическую ситуацию сбросы очищенных и неочищенных сточных вод Санкт-Петербурга

В настоящее время в соответствии с результатами исследований Института озероведения РАН (Ладожское озеро , 2002) гидрохимические и

гидробиологические показатели озера соответствуют мезотрофному и слабомезотрофному статусу в эпилимнионе, олиготрофному статусу в гиполимнионе Исключение составляют некоторые наиболее техногенно-загрязненные участки (северные шхеры, Волховская губа), которые можно отнести к зонам экологического риска В последние годы отмечается серьезное увеличение транспортных перевозок на акватории Ладожского оз, начинают развиваться промышленность и сельское хозяйство Перечисленные факторы могут являться причиной возрастания нагрузки на озеро в ближайшем будущем

В Невской губе согласно оценкам Росгидромета (Фрумин, 2002), за период с 1990 по 2001 гг наиболее загрязненным был Северный курортный район, воды которого характеризуются как "загрязненные" Гидроэкологическая ситуация для акваторий Центральной части губы, Южного курортного района и Морского торгового порта характеризуется как "напряженная", для акватории Северного курортного района - как "конфликтная", что является закономерным результатом сбросов сточных вод в северной мелководной части акватории Невской губы По гидробиологическим показателям центральная часть Невской губы имеет мезотрофный статус, а прибрежные зоны - эвтрофный (Басова, 2002)

Комплексная интегральная оценка состояния и устойчивости геосистем Ладожскою оз и Невской губы выполнена Дмитриевым (2002) и Рязановой (2004) В соответствии с результатами их исследований за период с 1996 по 2001 год оценка состояния Ладожского оз изменилась следующим образом Северная часть акватории озера сохраняет мезотрофный статус Центральная часть из мезотрофного состояния перешла в олиготрофное Южная часть сохраняет эвтрофный статус По характеристикам качества вод произошел переход от «загрязненного» состояния до «чистого» Невская губа характеризуется значительной пространственно-временной изменчивостью показателей качества воды в пределах от «чистых» до «умеренно загрязненных»

Глава 2 Баланс общего фосфора в водной системе Ладожского озера и Невской губы

Расчеты фосфорного баланса Ладожского оз и Невской губы выполнены с использованием фактических данных об основных источниках нагрузки за период с 1990 по 2005 гг и далее до 2020 г в соответствии с существующими прогностическими оценками Схема изучаемой водной системы (рис 1), положенная в основу схемы расчета фосфорного баланса, состоит из следующих основных пространственных элементов оз Сайма и его водосбор, Онежское оз и его водосбор, Ладожское оз и его частный водосбор (включая реки Волхов, Вуокса, Свирь и другие), оз Ильмень и его водосбор, Невская губа и частный водосбор р Невы (включая Санкт-Петербург)

Рис. 1. Схема водосбора Ладожского оз. и Невской губы, являющаяся основой расчета фосфорного баланса: водосборы озер Сайма (1), Онежское (2), Ладожское (3), Ильмень (4), р.!Гевы и Невской губы (5).

Математическую основу схемы расчета фосфорного баланса водоемов составляет система конечно-разностных уравнений, каждое из которых позволяет рассчитывать содержание Ро6щ в одном из перечисленных выше водоемов в зависимости от соотношения между приходной и расходной составляющими фосфорного баланса:

Ш, (г + Ф = (/) + г2 + г3 + гА +т, + г6 - щ - {1)

где: - масса Ро6щ в указанных водоемах Ср У), С/> - концентрация Рг,в„, в

водоеме, V - объем водной массы в озере, Г; - поступление Ро6щ с водосбора, п - поступление Рощ из вышерасположенных водных объектов, - поступление Ро6и, из нижерасположенных водных объектов, г4 - поступление Р^щ ИЗ донных

отложений (внутренняя нагрузка), г5 — атмосферные выпадения РоВщш водную поверхность водоема, г6 — поступление Ро6щ за счет сбросов сточных вод точечными источниками загрязнения, г7 - удержание в водоеме, г8- вынос Р0вщ из водоема, Лг — шаг расчетов по времени, значение которого принималось равным 1 году

Поступление Робщ с водосборной площади в поверхностные водные объекты (>/ в формуле (1)) формируется за счет эмиссии Р06Щ подстилающей поверхностью ге, воздействия рассредоточенного населения и животноводства ? р, атмосферного выпадения га и удержания Рвцщ в поверхностных водах водосбора гг

Г!=Ге + Гр + Га-Гг

(2)

Расчет фосфорной нагрузки ге, сформированной в результате эмиссии Ро6щ с различных типов подстилающей поверхности, выполнялся по формуле

(3)

где кг коэффициент эмиссии Роещ в водные объекты 1-го типа подстилающей поверхности, имеющей площадь Г, Значения коэффициентов эмиссии к, для естественных и антропогенных типов подстилающей поверхности приняты в соответствии с результатами полевых исследований на изучаемой территории (Алябина, Сорокин, 2001) На рис 2 показана тенденция к уменьшению площадей сельскохозяйственных земель в пределах выделенных частных водосборов

F кг,Г

8000

7000 6000 5000 -4000 -3000

2000 1000 -

— 2 - -3 • - 4

—I-1-1-1-1-1-1-1-1 I \-1 I I ГОД

шсг>0)(лсп<л01ш тфоооооо

Рис 2. Динамика сельскохозяйственных угодий в пределах водосборов Онежского оз (1), частного водосбора Ладожского оз (2), оз Ильмень (3), р Невы и Невской губы (4)

Оценка рассредоточенной нагрузки Р0$щ на поверхностные воды бассейна Ладожского оз и Невской губы (гр в формуле (2)), сформированная в результате жизнедеятельности людей и животных, рассчитывалась для российской территории с годовым осреднением по времени

ГР = кРЫ Р + Ка(ПХкс\ + П2ка2 + «з^з),

(4)

где Ир, чел - количество сельских жителей, не имеющих канализации и очистных сооружений, кр- коэффициент эмиссии Р0вщ в водные объекты от одного сельского жителя, П], п2 и п3, голов - количество голов крупного рогатого скота, свиней и овец, соответственно, ка\, ка2 и какоэффициенты выхода Р0вщ от единицы крупного рогатого скота, свиньи и овцы, соответственно, Ка, — коэффициент достижения Р0бщ водных объектов Значения расчетных параметров принимались в соответствии с результатами работ (Васильев, Филиппова, 1988, Залетова, 1979) Данные о численности сельского населения на российской территории приняты в соответствии с материалами Петербургкомстата, Госкомстата, Ленкомэкологии На рис 3 приведены рассчитанные значения нагрузки Ро6щ от животноводства на рассматриваемых частных водосборах Нетрудно видеть, что сокращение поголовья скота приводит к существенному снижению поступления Ро6ш в поверхностные водные объекты

Р „вщ. т год1 1400

1200 -

1000

800 -

600

400

200

---3

---4

\

\

\ N \ " \

т— счготюшг— соо

О» <Х> О О О! О СТ> СП

о> <т> ст> о -:т> и 1 <п Ф с>

■год

Рис. 3. Нагрузка Р0вщ от животноводства на водные объекты водосборов Онежского оз (1), частного водосбора Ладожского оз (2), оз Ильмень (3), р Невы и Невской губы (4)

В качестве приближенной оценки атмосферной нагрузки на поверхность водосбора Ладожского оз и Невской губы (га в формуле (2)) принято значение 5 мг Робщ м"2год"' (Лозовик, Потапова, 2006) Удержание Робщ поверхностными водами водосборов (гг в формуле (2)) рассчитывалось в зависимости от фосфорной нагрузки гг = (ге + гр + г а), где - коэффициент удержания

Робщ в водных объектах водосбора, определяемый следующим образом (Озт^Бку, 1978)

Кси = 24/(30 + ), (5)

где к (м год'1) - слой стока, Рс (м2) - площадь водосбора, Рт (м2) - площадь водных объектов в пределах водосбора

Поступление Робщ из вышсрасположенных водных объектов (Г2 в формуле (1)) рассчитывалось следующим образом , где С>, -

концентрация Робщ в г-ом вышерасположенпом водоеме, д, - расход воды, вытекающей из 1-ого вышерасположенного водоема Для Ладожского оз это приток из озер Сайма, Онежское и Ильмень, для Невской губы — приток из Ладожского озера

Поступление Робщ из нижерасположенных водных объектов (г} в

формуле (1)) принималось равным 0 для всех водоемов кроме Невской губы, для которой учитывалось влияние нагонов со стороны восточной части Финского залива На основе результатов многолетних натурных исследований (Нежиховский , 1982, Невская губа , 1997, Финский залив , 1999) установлено, что среднегодовой объем поступления в губу нагонных вод составляет около 30% от стока р Невы При этом содержание Р0цш в нагонных водах примерно на 10%, чем содержание Р0^щ в губе Таким образом г3 = 0 Зд (1 1Срх), где расход воды в р Неве, Ср\- концентрация Р0ащ в Невской губе

Поступление Р0вщ из донных отложений (г4 в формуле (1)) или внутренняя нагрузка Ройщ на Ладожское оз , оцененная на основе данных натурных наблюдений на 49 станциях отбора проб в период 1985 — 1989 гг и 29 станциях в 1998 - 1999 гг (Игнатьева, 1997, 2002), составила 875 т год'1 Внутренняя нагрузка на Невскую губу, выполненная на основе данных наблюдений на 5 станциях в 1996 г (^паНеуа, 1999), составила 60 т Ро5щ год"1

Атмосферные выпадения Ро11Щ па поверхность водоема (г в формуле (1)) принимались в соответствии с результатами оценок специалистов Института озероведения (Кондратьев и др, 1996, 1997), согласно которым значения атмосферной нагрузки Р0цщ на акваторию Ладожского озера и Невской губы составляют 34 5 и 3 5 т Робщ год'1, соответственно

Поступление Робщ за счет сбросов сточных вод точечными источниками загрязнения (г6 в формуле (1)) для выделенных частных водосборов (рис 1) без учета Санкг-Петербурга задавалось на основе единственного доступного официального источника информации о сбросах муниципальных и промышленных предприятий - форм отчетности 2 ТПВодхоз Министерства природных ресурсов РФ, в которых значения объемов сбросов и их состав приводится с годовым осреднением На рис 4 представлена оценка поступления Ро5щ со сбросами промышленных и муниципальных предприятий в водные объекты выделенных частных водосборов, расположенных на российской территории Нетрудно видеть, что экономический кризис 90-х

годов привел к существенному снижению поступления Ро6щ от точечных источников загрязнения в поверхностные водные объекты

Сбросы точечных источников осуществляются, как правило, в крупные водотоки Поэтому в используемой расчетной схеме не учитывается редукция фосфорной нагрузки от точечных источников за счет удержания Р0бЩ поверхностными водами водосборов Считалось, что точечные сбросы Р0еш в полном объеме достигают основных водоемов изучаемой системы и только в них в рассмотрение включается механизм удержания Робщ

-1

Робщ- т ГОД1 1000 ■

900 -

600

700 -

600

500 -I

400

300 -

200

100

--2

---3

---4

\

\

О Ч- W М О^ СП ф ш О) Ш ф №

IA U> N Ю О СП Ш О! 1Т1 Ф ff) ф ф ф ф

Рис.4 Динамика фосфорной нагрузки от сбросов точечных источников загрязнений на поверхностные воды водосборов Онежского оз (1), частного водосбора Ладожского оз (2), оз Ильмень (3), р Невы и Невской губы (4)

Наиболее крупным точечным источником загрязнения водных объектов на рассматриваемой территории является Санкт-Петербург, расположенный в дельте р Невы и сбрасывающий ежегодно 109 м3 очищенных и неочищенных сточных вод Крупнейшими очистными сооружениями города являются Центральная станция аэрации (ЦСА) и Северная станция аэрации (ССА) сточных вод В 2005 г введены в эксплуатацию Юго-западные очистные сооружения (ЮЗОС) и закрыта на реконструкцию Красносельская станция аэрации (КСА) Характеристики водоочистки на них за период наблюдений 1990 - 2005 гг и с учетом перспектив до 2020 г (рис 5) принимались в соответствии с данными ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (Экологический отчет, 2002)

Рис. 5. Динамика сбросов сточных вод в Невскую губу 1 - ЦСА, 2 - ССА, 3 -ЮЗОС, 4 - КСА, 5 - неочищенные стоки Санкт-Петербурга

Удержание Робщ в водоеме (г7 в формуле (1)) рассчитывалось в зависимости от суммарной фосфорной нагрузки на водоем гг = ^(г1+г2+гз+г4+г5+г6), где коэффициент удержания Р0бЧв водных объектах, определяемый по формуле, аналогичной уравнению (5) Л, =24/(30+ ) , где к (м год'1) - слой стока, Гс (м2) - площадь

водосбора, (м2) - площадь водных объектов в пределах водосбора, (м2) -площадь водной поверхности водоема

Вынос Робщ из водоема в формуле (1)) рассчитывался следующим образом Гц = аСр где Ср - концентрация Р0вщ в водоеме, рассчитанная по уравнению (1), дои, - расход вытекающей воды, принятый равным среднему многолетнему значению или рассчитанный по модели водного баланса водоема в зависимости от его уровня, а - поправочный коэффициент, характеризующий отличия значений концентрации Робщ в истоке из озера от средних значений Для Ладожского оз «=12, так как содержание Р„вщ в Петрокрепостной бухте, из которой вытекает Нева, примерно на 20% выше среднего по озеру содержания Робщ (Ладожское озеро , 2002)

Динамика нагрузки РоГт< на водосбор оз. Сайма, расположенного на территории Финляндии, задавалась на основе результатов предшествующих совместных российско-финских исследований (Копс1га1уеу е1 а1, 1998, 2002) Информация о вкладе различных источников загрязнения в формирование внешней нагрузки Р0^щ на водные объекты бассейна оз Сайма предоставлена Юго-восточным Центром окружающей среды Финляндии

Гидрологические параметры в расчетах фосфорного баланса принимались равными средним многолетним значениям или в соответствии с результатам гидрологического моделирования, проведенного с шагом по времени 1 месяц (Кондратьев, Шмакова, 2005) и последующего осреднения результатов для интервалов времени 1 год Рассчитаны годовой сток с

водосборов озер Сайма, Онежского, Ильмень, Ладожского, р Невы и Невской губы, динамика объема водной массы Ладожского оз, его уровня, а также расходы воды в истоке р Невы при наличии или отсутствии ледяного покрова

Результаты расчета баланса Робщ для Ладожского оз.

Внешняя фосфорная нагрузка на Ладожское оз в период 1959 - 1962 гг составляла 2430 т год*1 (Расплетина, 1992) В то время озеро находилось в устойчивом олиготрофном состоянии Однако в начале 80-х годов Расплетина и Гусаков (1982) оценили нагрузку Робщ на основные водные объекты российской части бассейна Ладожского оз в 7304 т год"1 и констатировали катастрофическую возможность перехода озера в эвтрофное состояние Коплан-Дикс и Голубецкая (1988) провели расчеты фосфорного баланса водосбора Ладожского оз, согласно которым сброс РоЪщ в Ладожское оз составлял 4100 т год"1 Эффективные природоохранные меры конца 80-х годов и экономический кризис 90-х годов создали условия для последующего снижения нагрузки Ро6щ на озеро Выполненные в настоящем исследовании расчеты для периода с 1990 до 2005 года показывают (рис 6) устойчивое снижение поступления Ро5щ в Ладожское оз с водосборной территории до наименьших значений в 2800-3000 т Робщ год"' к 1996 г Затем тенденция к снижению нагрузки не фиксируется

Ро5ш, 10=4 год1 -1

Рис. 6 Основные составляющие баланса Р0ещ в Ладожском оз приток с водосбора (1), вынос со стоком р Невы (2), удержание в озере (3), поступление из донных отложений (4), атмосферные выпадения (5)

Причинами снижения рассчитанного поступления Ро5щ в Ладожское оз вплоть до середины 90-х годов являются сокращение сельскохозяйственных площадей, сокращение поголовья скота на водосборе и сокращение сбросов Робщ со сточными водами промышленных и муниципальных предприятий

Проявляется зависимость выноса Ро6щ от водности года в виде межгодовых колебаний Так, резкое возрастание нагрузки на озеро и выноса Р0вщ со стоком р Невы в 1998 году объясняется максимальным стоком,

рассчитанное значение которого составило 347 мм год'1 Межгодовые изменения гидрологических характеристик (слоя стока, уровня озера и расхода р Невы) определяют межгодовые вариации результатов расчета, но не тренды изменения составляющих баланса Рппщ Динамика удержания в озере Ропщ в значительной степени зависит от динамики фосфорной нагрузки Наименее значимой составляющей фосфорного баланса Ладожского оз являются атмосферные выпадения Р0^щ на акваторию

В 2005 г рассчитанные значения приходной и расходной частей фосфорного баланса Ладожского оз составили 3776 и 3985 т год'1, соответственно Превышение расходной части над приходной ведет к последующему снижению содержания Рабщ в озере Рассчитанный запас Ропщ в водной массе Ладожского оз на конец 2005 года составил 12424 т

Сравнение значений концентраций Р0вщ в озере, рассчитанных по уравнению (1), с результатами натурных измерений, осредненных по объему озера и за Ах = 1 год, приведено на рис 7 и подтверждает адекватность расчетного метода Коэффициент корреляции между измеренными и рассчитанными значениями концентраций Робщ в озере составил 0 83

Выполненные расчеты показывают, что современный уровень внешней нагрузки на Ладожское оз соответствует значению концентрации Роеш приблизительно равному 11 9 мкг л"1 Это существенно ниже, чем критическое значение (31 мкг л"1), при котором возникает реальная угроза эвтрофирования озера (Антропогенное эвтрофирование , 1982)

Рис. 7 Концентрации Ро6щ в Ладожском оз , рассчитанные по уравнению (1) и в результате осреднения результатов измерений (2)

Результаты расчета баланса Родщ для Невской губы

Скакальский и Шпаер (1988) по состоянию на конец 70-х - начало 80-х годов оценили поступление Робщ в Невскую губу через створ дельты р Невы в 4000 т год'1 Сбросы Санкт-Петербурга составили 1600 т Ро6щ год"1 По

результатам расчетов для 1984-1986 гг (Интегрированное управление , 2001) поступление Ро6щ в Невскую губу с Невским стоком и сбросами сточных вод составило 4440 и 1836 т год"1, соответственно Выполненные в настоящем исследовании расчеты для периода с 1990 по 2005 гг (рис 8), свидетельствуют о том, что вклад стока р Невы в формирование фосфорной нагрузки на губу заметно снизился и в настоящее время соизмерим со вкладом Санкт-Петербурга Так, в 2005 году рассчитанный сброс Робщ со сточными водами Санкт-Петербурга составил 1628 т год"1 Тогда как со стоком р Невы в Невскую губу поступило (согласно расчетам) около 1705 т Ро6щ год' , из них вынос из Ладожского оз составил 1366 т Робщ год"1

Робщ Ю3!' ГОД1 7000

6000

5000 -

4000

3000

-1

- - . . 3

-1-5

год

Рис 8 Основные составляющие баланса Ро6щ в Невской губе приток со стоком р Невы (1), вынос из губы (2), удержание в водоеме (3), сброс сточных вод (4), приток из восточной части Финского залива (5)

Снижение нагрузки Р0сщ на Невскую губу в первой половине 90-х годов объясняется снижением выноса Ро5и, из Ладожского оз за счет уменьшения значений концентраций Рабщ в водной массе озера, снижением поступления Ро6щ с частного водосбора р Невы за счет снижения интенсивности антропогенных источников загрязнения, сокращением объемов сбросов сточных вод в р Неву

Так же, как и для Ладожского оз, поступление Робщ в Невскую губу зависит от водности года, подтверждением сказанного является возрастание нагрузки Рвби, на губу со стоком р Невы в 1998 году Динамика удержания Ро5щ в губе определяется динамикой фосфорной нагрузки Наименее значимой составляющей баланса РоВщ в Невской губе являются атмосферные выпадения Наибольший вклад в расходную часть фосфорного баланса губы вносит вынос P0s„i из Невской губы в Восточную часть Финского залива

Рассчитанные значения как приходной, так и расходной частей фосфорного баланса Невской губы в 2005 году составили 4373 т год"1, запас Ро5щ в водной массе Невской губы на конец 2005 года -59 5т

Сравнение результатов расчетов поступления Рс,5ш в Невскую губу со стоком р Невы с результатами существующих оценок, построенных по данным измерений концентраций Робщ в р Неве, приведено на рис 9 Можно утверждать, что результаты расчета адекватно описывают тенденцию снижения фосфорной нагрузки на Невскую губу, сформированную за счет стока из Ладожского оз и поступления Ра$щ с водосбора р Невы

Рис. 9 Рассчитанное поступление Р0сщ в Невскую губу со стоком р Невы (1), вынос Робщ из Ладожского оз по данным Института озероведения + рассчитанный вынос с водосбора р Невы (2), поступление Робщ в губу в створе дельты р Невы по данным Росгидромета (Фрумин, Леонова, 2002) (3)

Для Невской губы сравнения измеренных и рассчитанных значений средних концентраций Р0бщ привести не представляется возможным Понятие "среднегодовой осредненной по площади концентрации общего фосфора в Невской г>бе" является в значительной мере условным, так как никто и никогда не рассчитывал концентрации Р0ещ в Невской губе, характеризующейся высокой степенью пространственно-временной неоднородности параметров

Глава 3. Результаты вычислительного эксперимента по оценке возможных изменений фосфорного баланса и характеристик фосфорного режима Ладожского озера и Невской губы в зависимости от естественных и антропогенных факторов

Фактически предположенная схема расчетов фосфорного баланса изучаемой водной системы является математической моделью, описывающей миграцию Р„5Щ с верховий водосбора в нижележащие водоемы с учетом перехвата поверхностными водными объектами водосбора Модель может классифицироваться, как концептуальная имитационная модель системы «водосбор-водоем» (Копс1га1уеу, Со1озоу, 1998, 2004), описывающая

фосфорный баланс макромасштабной водной системы (Becker, 1992) и работающая в сезонном или межгодовом временном масштабе (Рожков, Трапезников, 1990) Модель может служить основой для выполнения вычислительных экспериментов по оценке изменений характеристик фосфорной нагрузки на изучаемую систему и ее фосфорного режима в зависимости от изменения входных величин и параметров (Румянцев и др , 1985, Кондратьев, 1992) Вычислительный эксперимент является единственным научно-обоснованным способом решения задач, выходящих за рамки возможного натурного эксперимента Решение основных задач настоящего исследования с использованием модели фосфорного баланса изучаемой водной системы в качестве основного инструмента проведения вычислительного эксперимента рассматривается в настоящей главе

Выполнена серия расчетов, имитирующих уровни нагрузки с водосбора на Ладожское оз в 1000, 2000, 3000, 5000 и 10000 т Робщ год"1 По результатам расчета получена эмпирическая зависимость значений установившейся концентрации Робщ в Ладожском оз (мкг л"1) от нагрузки с водосбора L (т год ') в следующем виде Ср0бЩ = 3 0 + 0 00331L В соответствии с полученной формулой критическому значению внешней нагрузки в 8300 т Р0дш год"1 (Расплетина, 1984) соответствует значение установившейся концентрации в озере равное 30 47 мкг РвВщ л"1, что практически совпадает с результатом оценки по диаграмме Фолленвайдера (31 мкг Робщ л"1) (Антропогенное эвтрофирование ,1982)

3.1 Оценка естественной и антропогенной составляющих нагрузки Робщ на Ладожское оз и Невскую губу

Вычислительный эксперимент по выделению и оценке естественной и антропогенной составляющих нагрузки Р0$щ на Ладожское оз и Невскую губы заключался в выполнении расчетов фосфорного баланса при следующих уровнях поступления Робщ с водосбора

1 Реальный уровень нагрузки до 2005 г (рис 6 и 8)

2 Из расчетов последовательно исключались точечные источники нагрузки, нагрузка от животноводства и рассредоточенного населения, нагрузка с антропогенных ландшафтов

3 Внутренняя нагрузка на Ладожское оз принималась равной 875 т Рабщ год"1 (современное значение), затем 100 т Ро6щ год"1 (уровень олиготрофных водоемов) Далее из расчетов исключалась внутренняя нагрузка на всех водоемах изучаемой системы

Анализируя полученные результаты расчетов можно сделать следующие выводы о вкладе различных источников в формирование нагрузки Ро5щ на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 году

1 Суммарная нагрузка Ро5и, на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составила 3776 и 4373 т год"1, соответственно

2 Вклад нагрузки Робщ, сформированной сбросами промышленных и муниципальных предприятий в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в

2005 г составил 458 и 2460 т год"1, соответственно, или 12 и 56 % от значения суммарной нагрузки

3 Вклад рассредоточенной нагрузки Рсформированной в результате животноводства и жизнедеятельности сельского населения в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составил 274 и 279 т год'1, соответственно, или 7 и 6 % от значения суммарной нагрузки

4 Вклад рассредоточенной нагрузки Р0„щ, сформированной антропогенными ландшафтами (сельскохозяйственные и урбанизированные территории) в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составил 138 и 88 т год"1, соответственно, или 4 и 2 % от значения суммарной нагрузки

5 Вклад внутренней нагрузки Ро5щ на все водные объекты водосбора в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составил 1006 и 395 т год"1, соответственно, или 27 и 9 % от значения суммарной нагрузки

6 Естественная (природная) составляющая фосфорной нагрузки на Ладожское оз и Невскую губу может быть приблизительно оценена в 2000 - 2200 и 1200 - 1300 т год"1, соответственно Концентрации РВбЩ в Ладожском оз и Невской губе, сформированные в результате воздействия естественной нагрузки, оцениваются в66-72и 133-144 мкг л"1, соответственно

3 2. Оценка роли Ладожского оз, как геохимического барьера на пути миграции Р„ещ с верховий водосбора в Финский залив

Ладожское оз и другие водные объекты, входящие в состав изучаемой системы, оказывают существенное воздействие на миграцию фосфора с верховий водосбора в Финский залив, что выражается, прежде всего, в удержании Р0бщ водной массой озер Онежское оз, характеризующееся временем условного водообмена более 12 лет, удерживает до 76% поступающего фосфора Ладожское оз с временем условного водообмена около 11 лет удерживает 70 % суммарной нагрузки Удержание Ро6щ озерами Сайма и Ильмень составляет 72 и 53%, соответственно В го же время Невская губа с временем условного водообмена около 7 суток удерживает только 8% поступающего фосфора

Вычислительный эксперимент по оценке роли Ладожского оз и других водных объектов водосбора, как геохимического барьера на пути миграции РоГщ с верховий водосбора в Невскую губу, заключался в выполнении расчетов фосфорного баланса при последовательном исключении из рассмотрения удержания Ро0щ в водоемах Коэффициенты удержания Р0еи, принимались равными 0 сначала для Ладожском оз , затем для озер Сайма, Онежское, Ильмень, а затем для всех водных объектов изучаемой водной системы, включая водные объекты водосборов крупных озер По результатам расчетов на 2005 год проводилось сравнение рассчитанных значений нагрузки на Невскую губу и содержания в ней Р0дч Показано, что отсутствие такого мощного геохимического барьера, которым является Ладожское оз, привело бы к возрастанию нагрузки РпГ,щ на Невскую губу с водосбора до 4427 т год"1 и увеличению концентрации РоЪщ в губе до 67 4 мкг л"1 Исключение из расчета удержания Робщ всеми водными объектами изучаемой системы приводит к

возрастанию фосфорной нагрузки на Невскую губу почти в 4 раза по сравнению с существующей нагрузкой Последствия такого увеличения нагрузки могли бы быть катастрофическими не только для Невской губы, но и для всего Финского залива, и привело бы к интенсивному эвтрофированию и экологическому кризису в восточной части Финского залива

Основным результатом настоящего вычислительного эксперимента может служить понимание той значимости, которое имеет водная система Ладожского оз и его водосбора в качестве геохимического барьера, снижающего биогенную нагрузку на Невскую губу Финского залива

3 3 Оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы

Целью настоящего вычислительного эксперимента являлась количественная оценка воздействия возможных изменений системы водоочистки Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы в перспективе до 2020 г Вычислительный эксперимент заключался в следующем

1 Расчеты нагрузки Ро6щ на Ладожское оз и Невскую губу, а также концентраций в них Ро6щ до 2005 г выполнялись по фактическим данным

2 Расчеты выноса Ро6щ из Ладожского оз со стоком р Невы на период до 2020 г велись при условии сохранения уровня нагрузки на озеро 2005 г

3 Сбросы Р06Щ с городскими сточными водами в Невскую губу на период до 2020 г принимались в соответствии со следующими возможными сценариями

• Реализуется план водоочистки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» (Экологический , 2002) при сохранении постоянной нагрузки Робщ на водосборы Ладожского оз и р Невы

• Реализуется план водоочистки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» по объемам сброса, на выходе всех очистных сооружений концентрация Рпбщ составляет 1 5 мг л"1 (в соответствии с нормативами ХЕЛКОМ)

• На выходе всех очистных сооружений концентрация Р0вщ составляет 1 0 мг л"' (в соответствии с нормативами ЕС)

• На выходе всех очистных сооружений концентрация Р0ещ составляет 0 8 мг л' (вгапЬе^, 2003)

• Очистка сточных вод в Санкт-Петербурге не производится Резулыаты расчетов среднегодовых значений концентрации РоЪщ в

Невской губе, выполненных с учетом перечисленных сценариев водоочистки сточных вод Санкт-Петербурга, приведены в табл 1

Табл.1. Результаты расчетов среднегодовых значений концентрации Ро6щ в Невской губе в 2020 г при реализации различных сценариев очистки городских сточных вод_ _

№ Сценарий Р общ мкг л"1 % по отношению к рассчитанному на 2005 г значению (37 2 мкг л1)

1 План очистки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» 30 3 81

2 Очистка до 1 5 мг РоЪщ л"1 33 8 91

3 Очистка до 1 0 мг Робш л'1 28 2 76

4 Очистка до 0 8 мг РвЯщ л"1 26 0 70

5 Без очистки 50 4 135

Реализация плана водоочистки ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» должна привести в 2020 г к снижению содержания Р0ещ в Невской губе до 30 3 мкг л"1, т е на 19 % по отношению к уровню 2005 года Выполнение нормативов XEJIKOM по очистке сточных вод до 1 5 мг Робщ л"1 на всех очистных сооружениях Санкт-Петербурга приведет к снижению содержания Ро6щ в Невской губе к 2020 г всего на 9 % по отношению к 2005 г , что несколько хуже результатов реализации плана ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Доочистка сточных вод на всех городских очистных сооружениях до 1 0 мг Робщ л'1 позволит снизить содержание общего фосфора на 24 % Дополнительная доочистка до 0 8 мг Р0бЩ л"1 приведет с дальнейшему снижению значений концентрации P0¡u, в Невской губе до 26 0 мкг л"1, что на 30 % ниже значения концентрации, рассчитанной для условий 2005 г. Выполнены также расчеты по оценке возможного содержания Робщ в Невской губе при условии выхода из строя всех очистных сооружений Санкт-Петербурга В этом случае концентрация достигнет 50 4 мкг л"', что на 35 % выше значений 2005 г

Полученные результаты позволяют судить об эффективности реализации различных сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкт-Петербурга и могут служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод от фосфора на очистных сооружениях Санкт-Петербурга

Заключение

Выполненные в настоящем исследовании расчеты фосфорного баланса Ладожского оз и Невской губы за период 1990 - 2005 годы показали снижение основных составляющих внешней нагрузки со стороны водосборного бассейна, которое в наибольшей степени выражено в первой половине 90-х годов К концу рассматриваемого периода поступление Ро5щ в Ладожское оз и Невскую губу составило 2800-2900 и 3300 - 3400 т год"1, то есть, соответственно, около 40 и 55 % от значения нагрузки на указанные водоемы уровня начала 80-х годов Причинами снижения поступления Р00Щ в изучаемые водоемы являются сокращение сельскохозяйственных площадей, сокращение поголовья скота на

водосборе, сокращение числа промышленных предприятий, совершенствование системы водоочистки в Санкт-Петербурге. Межгодовые изменения гидрологических характеристик определяют межгодовые вариации основных рассчитанных элементов фосфорного баланса, но не тренды их изменения Динамика удержания Робщ в изучаемых объектах в значительной степени зависит от динамики фосфорной нагрузки Наименее значимой составляющей фосфорного баланса, как Ладожского оз, так и Невской губы, являются атмосферные выпадения

Вычислительный эксперимент по оценке степени воздействия естественных, точечных и рассредоточенных источников Робщ на формирование фосфорной нагрузки на Ладожское оз и Невскую губу, а также на характеристики их фосфорного режима показал следующее

1 Суммарная нагрузка Р0ещ на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составила 3776 и 4373 т год"1, соответственно

2 Вклад нагрузки Р„бщ, сформированной сбросами точечных источников в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составил 12 и 56 % от значения суммарной нагрузки, соответственно

3 Вклад рассредоточенной нагрузки Р0бщ от животноводства и сельского населения в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу составил 7 и 6 % от значения суммарной нагрузки, соответственно

4 Вклад рассредоточенной нагрузки Робщ от антропогенных ландшафтов в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу составил 4 и 2 % от значения суммарной нагрузки, соответственно

5 Вклад внутренней нагрузки Робщ на все водные объекты водосбора в нагрузку на Ладожское оз и Невскую губу в 2005 г составил 27 и 9 % от значения естественной нагрузки, соответственно

6 Естественная составляющая фосфорной нагрузки на Ладожское оз и Невскую губу может быть оценена в 2000 - 2200 и 1200 - 1300 т год"', соответственно Концентрации Р„вщ в Ладожском оз и Невской губе, сформированные в результате длительного воздействия естественной нагрузки, оцениваются вбб — 72и 13 3- 14 4 мкг л'1, соответственно

Вычислительный эксперимент по оценке роли Ладожского оз и других крупных озер его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции РоЪш с верховий водосбора в Финский залив позволил сделать выводы о существенном воздействии озер на миграцию фосфора с верховий водосбора в Невскую губу Финского залива, которое заключается, прежде всего, в удержании Риещ водной массой озера Онежское оз, характеризующееся временем условного водообмена более 12 лет, удерживает до 76% поступающего фосфора, поступающего с водосбора, из атмосферы, а также из донных отложений Ладожское оз , характеризующееся временем условного водообмена около 11 лет, удерживает 70 % поступающего фосфора Рассчитанное удержание Р0(щ в озерах Сайма и Ильмень составляет 71 и 53%, соответственно В тоже время Невская губа с временем условного водообмена около 7 суток удерживает только 8% поступающего фосфора Расчеты показывают, что отсутствие такого мощного геохимического барьера, каким

является Ладожское оз , привело бы к возрастанию нагрузки Ро6щ на Невскую губу с водосбора до 4427 т год'1 и увеличению концентрации Ро5т в губе до 67 4 мкг л"1 Исключение из расчета удержания Р0бЩ всеми водными объектами изучаемой системы приводит к возрастанию фосфорной нагрузки на Невскую губу почти в 4 раза по сравнению с существующими значениями

Вычислительный эксперимент по оценке воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы позволил сделать следующие выводы Реализация плана водоочистки ГУП «Водоканал Санкг-Петербурга» должна привести в 2020 г к снижению содержания Ро6щ в Невской губе до 30 3 мкг л"1, т е на 19 % по отношению к уровню 2005 года (37 2 мкг л'1) Выполнение нормативов ХЕЛКОМ по очистке сточных вод до 1 5 мг Р0сщ л"1 на всех очистных сооружениях Санкт-Петербурга приведет к снижению содержания Робщ в Невской губе к 2020 г всего на 9 % по отношению к 2005 г , что несколько хуже результатов реализации плана ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Доочистка сточных вод на всех городских очистных сооружениях до 1 0 мг Робщ л"1 позволит снизить содержание общего фосфора на 24 % Дополнительная доочистка до 0 8 мг Р0ещ л"1 приведет с дальнейшему снижению значений концентрации Робщ в Невской губе до 26 0 мкг л"1, что на 30 % ниже значения концентрации, рассчитанной для условий 2005 г При условии выхода из строя всех очистных сооружений Санкт-Петербурга концентрация РО0щ достигнет 50 4 мкг л"1, то есть станет на 35 % выше значений 2005 г

Полученные результаты позволяют судить об эффективности реализации различных сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкг-Петербурга и могут служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод от фосфора на очистных сооружениях Санкт-Петербурга

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1 Лыскова У.С., Кондратьев С А Возможное изменение фосфорного режима Невской губы в зависимости от динамики поступления сточных вод Санкт-Петербурга // Материалы международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» 25-27 октября 2006 - СПб изд РГГМУ, 2006, с 100-101

2 Ефимова Л К , Сморякова А М , Лыскова У.С. Тенденции изменений гидрологического и температурного режимов в регионе водосборного бассейна Ладожского оз по эмпирическим данным и их соответствие данным современных моделей климата // Труды XII съезда РГО, 2005, т 5 , с 242-246

3 Ефимова Л К , Сморякова А М , Лыскова У.С. Тенденции изменений стока рек и температурно-влажностного режима региона северной части водосборного бассейна Ладожского озера по эмпирическим данным // Труды конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов северных территорий», СПб Наука, 2005, с 292-298

4 Кондратьев С А , Игнатьева Н В , Расплетина Г Ф , Лыскова У.С., Маркова Е Г 2005 Ладожское озеро как геохимический барьер на пути транспорта

фосфора с водосборного бассейна в Финский залив // Материалы международной конференции «День Балтийского моря» СПб , 2005 , с 66

5 Кондратьев С А , Расплетина Г Ф , Алябина Г А , Игнатьева Н В , Лыскова У.С., Монина ТА Баланс фосфора в водной системе Ладожское озеро -Невская губа // Тезисы IV Всероссийского гидрологического съезда Секция 4 СПб, 2004 с 49-50

6 Кондратьев С А , Расплетина Г Ф , Игнатьева Н В , Алябина Г А , Лыскова У.С. Моделирование баланса фосфора в крупных озерно-речных системах (на примере водной системы Ладожского озера и Невской губы) // Труды конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов северных территорий», СПб Наука, 2005, с 306-313

7 Румянцев В А, Ефимова Л К , Голицын Г С , Хон В Ч, Лыскова У.С Моделирование изменения температурно-влажностного режима водосборного бассейна Ладожского озера // Известия РАН Серия геграфическая, 2006, №6, с 1-7

8 Рябченко В А , Коноплев В Н, Кондратьев С А , Поздняков Ш Р , Лыскова У.С. Оценка изменения качества воды Невской губы после введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений Санкт-Петербурга (по данным математического моделирования) - Изв РГО, 2006 (5), с 48-57

9 Ignatieva N , Kondratyev S , Liskova U., Rasplenma G The assessment of a role of Lake Ladoga as geochemical barrier on the way of phosphorus transport from the catchment to the Gulf of Finland // Abstracts of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources", St Petersburg, Russia, 2005, p 79-80

10 Kondratyev S , Liskova U., Pozdmakov Sh , Ryabchenko V 2005 Assessment and forecast of phosphorus balance of the Neva Bay under impact of urban waste waters // Abstracts of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources", St Petersburg, Russia, 2005, p 84-85

11 Kondratyev S , Ryabchenko V , Pozdmakov S , Liskova U. Estimation and forecast of phosphorus balance m the region of Neva Bay impact of urban waste waters - Proceedings of 3rd Symposium "Quality and measurement of water resources", St Petersburg, Russia, 2005, p 112-117

12 Kondratyev S A , Ignatieva N V , Rasplenma G F , Liskova U.S., Markova E G Lake Ladoga as a geochemical barrier on the way of phosphorus transport from drainage basin to the Gulf of Finland // Abstracts of the IV International Ecological Forum, 2005, St Petersburg, p 67

Подписано в печать 12 03 2007 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,4 Тираж 100 экз Заказ № 470

Отпечатано в ООО «Издательство "JIEMA"»

199004, Россия, Санкт-Петербург, В О , Средний пр , д 24, тел /факс 323-67-74 e-mail izd_lema@mail ru

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Лыскова, Ульяна Сергеевна

Введение.

Глава 1. Физико-географическая и гидроэкологическая характеристика водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора.

1.1. Водосборный бассейн Ладожского озера и Невской губы.

1.1.1. Гидрографическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера.

1.1.2. Экономико-географическая характеристика водосборного бассейна Ладожского озера.

1.1.3. Источники рассредоточенной нагрузки.

1.1.4. Точечные источники нагрузки.

1.2. Ладожское озеро.

1.3. Невская губа.

Глава 2. Баланс общего фосфора в водной системе Ладожского озера и Невской губы.

2.1. Схема расчета фосфорного баланса водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосбора.

2.2. Поступление Робщ с водосборной площади в поверхностные водные объекты.

2.3. Массообмен с соседними водоемами.

2.4. Внутренняя нагрузка Р^щ.

2.5. Атмосферная нагрузка Р0бщ.

2.6. Нагрузка Робщ от точечных источников загрязнения.

2.7. Удержание Р0бЩ поверхностными водами.

2.8. Оценка нагрузки Р0бЩ на водосбор озера Сайма.

2.9. Оценка стока воды на основе гидрологической модели.

2.10. Водный баланс Ладожского озера и оценка стока р. Невы в зависимости от уровня Ладожского озера.

2.11. Результаты расчета баланса Р^щ для Ладожского озера.

2.12. Результаты расчета баланса Р^щ для Невской губы.

Выводы ко 2-ой главе.

Глава 3. Результаты вычислительного эксперимента по оценке возможных изменений фосфорного баланса и характеристик фосфорного режима Ладожского озера и Невской губы в зависимости от естественных и антропогенных факторов.

3.1. Оценка содержания Робщ в воде Ладожского озера в зависимости от уровня антропогенной нагрузки.

3.2. Оценка естественной и антропогенной составляющей нагрузки Робщ на Ладожское озеро и Невскую губу.

3.3. Оценка роли Ладожского озера, как геохимического барьера на пути миграции Робщ с верховий водосбора в Финский залив.

3.4. Оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы.

Выводы к 3-ей главе.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Фосфорный баланс Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна"

Объект исследования и актуальность темы исследования. Ладожское озера является крупнейшим озером Европы и безальтернативным источником водоснабжения Санкт-Петербурга. Сток из Ладожского озера, происходящий по р. Неве, вместе со сбросами сточных вод Санкт-Петербурга определяет качество воды Невской губы Финского залива и существенно влияет на экологическую ситуацию в городе и пригородах.

Одной из основных экологических проблем Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна является эвтрофирование, причина которого заключается в обогащении вод биогенными элементами как природного, так и, главным образом, антропогенного происхождения. Возникает дисбаланс в соотношении продукционно-деструкционных процессов в водоеме, качество воды существенно ухудшается. До сих пор не разработана научно-обоснованная концепция рационального использования водных ресурсов бассейна. Отсутствуют оценки изменения качества воды Ладожского озера и Невской губы и их экологического состояния в зависимости от различных сценариев хозяйственной деятельности в Северо-Западном регионе России.

Важным этапом решения перечисленных задач является составление фосфорного баланса изучаемой водной системы, учитывающего естественную составляющую внешней нагрузки, а также воздействие точечных и рассредоточенных источников антропогенной нагрузки. Выбор фосфора в качестве исследуемого элемента объясняется тем, что в рассматриваемых водоемах содержание фосфора в водной массе является фактором, лимитирующим процесс эвтрофирования.

Натурные измерения характеристики качества воды далеко не всегда позволяют выявить и количественно оценить вклад различных источников загрязнения в формирование внешней нагрузки на водные объекты со стороны водосбора. Для оценки возможных последствий изменения интенсивности различных источников нагрузки в результате социально-экономических и климатических воздействий необходимо выполнить расчет миграции вещества с учетом его удержания на водосборе и наложения воздействия других источников. Проведение такого расчета связано, прежде всего, с решением проблем сбора большого объема разрозненных данных о характеристиках изучаемых водоемов и их водосборах, а также об источниках загрязнения, формирующих внешнюю нагрузку на водные объекты. Кроме того, необходимо выбрать адекватные методы расчета тех составляющих нагрузки, которые не могут быть оценены по данным непосредственных измерений. До сих пор такие работы для всей водной системы Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна выполнены не были.

Целью исследования является оценка фосфорного баланса Ладожского озера, Невской губы и их водосборного бассейна, а также выявление вклада основных источников в формирование фосфорной нагрузки на изучаемые водоемы.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи:

1. Расчет и анализ формирования баланса общего фосфора (Робщ) и отдельных его составляющих в Ладожском озере и Невской губе за период 1990 - 2005 годы.

2. Оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки Р0бЩ на Ладожское озеро и Невскую губу.

3. Определение роли Ладожского озера и других крупных озер его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Р0вщ с верховий водосбора в Финский залив.

4. Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы.

Научная новизна. Впервые выполнен расчет и анализ фосфорного баланса Ладожского озера и Невской губы за период с 1990 по 2005 г. Показано снижение нагрузки на изучаемые водоемы за счет снижения сбросов Р0бЩ промышленными и муниципальными предприятиями, сокращения площадей сельскохозяйственных угодий и поголовья скота на водосборе. Выявлена степень воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников загрязнения на формирование нагрузки Р0вщ на Ладожское озеро, Невскую губу и их водосборный бассейн. Определена роль Ладожского озера и других крупных озера его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции с верховий водосбора в Финский залив. Дана оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы, установлены тенденции возможного изменения содержания в губе Р^щ на период до 2020 г. в зависимости от перспектив совершенствования системы водоочистки в городе.

Практическая значимость. Результаты расчетов элементов фосфорного баланса и концентраций Р0вщ в Ладожском озере и Невской губе в зависимости от вклада различных составляющих внешней нагрузки позволяют судить о последствиях проведения хозяйственных мероприятий на водосборе по различным сценариям. Количественная оценка характеристик фосфорного режима Невской губы в зависимости от сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкт-Петербурга может служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод от фосфора на очистных сооружениях города.

Результаты диссертационного исследования использованы при выборе расположения водозабора для питьевого водоснабжения Санкт-Петербурга на акватории Ладожского озера и расположения водовыпусков очистных сооружений Санкт-Петербурга на акватории Невской губы, а также при оценке изменений экологического состояния губы в результате введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений.

Основные защищаемые положения. 1. Результаты расчета фосфорного баланса Ладожского озера и Невской губы за период с 1990 по 2005 годы.

2. Количественная оценка степени воздействия естественных и антропогенных (точечных и рассредоточенных) источников на формирование нагрузки Р„вщ на Ладожское озеро и Невскую губу.

3. Перспективная оценка воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы на период до 2020 года.

Личный вклад автора в подготовку диссертационной работы заключается в следующем:

1. Сбор исходных данных о гидрологических и гидрохимических характеристиках водных объектов, а также об основных оставляющих внешней фосфорной нагрузки.

2. Выполнение расчетов фосфорного баланса изучаемых водных объектов и проведение вычислительных экспериментов с целью решения основных поставленных задач с использованием программного комплекса STELLA 7.0.

3. Анализ полученных результатов, их представление на семинарах и конференциях, подготовка научных публикаций, автореферата и текста диссертации.

Апробация результатов. Основные научные и защищаемые положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на семинарах лабораторий гидрологии и географии и природопользования Института озероведения РАН, на международной конференции «Экологическое состояние континентальных водоемов арктической зоны в связи с промышленным освоением северных территорий» (Архангельск, 2005), на 4-ой Международной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (Санкт-Петербург, 2006 г.), на научно-практической конференции ученых РАН и высшей школы «Санкт-Петербург и Ленинградская область в глобализирующем мире» (Санкт-Петербург, 2006 г.), на Заседании ученого совета ИНОЗ РАН (2007 г.), на Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (Санкт-Петербург, 2007).

Результаты расчетов фосфорного баланса Ладожского озера, а также результаты количественной оценки естественной и антропогенной нагрузки Р0бщ на Ладожское озеро переданы в Невско-Ладожское бассейновое водное управление Федерального агентства водных ресурсов. Результаты расчетов по оценке воздействия реализации плана совершенствования водоочистки Санкт-Петербурга на качество воды в Невской губе переданы в ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга», а также в Комитет по природопользованию, охране окружающей среды и обеспечению экологической безопасности Администрации г. Санкт-Петербурга.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Лыскова, Ульяна Сергеевна

Основные результаты выполненного исследования заключаются в следующем.

Выполненные в настоящем исследовании расчеты фосфорного баланса Ладожского озера и Невской губы за период 1990 - 2005 годы показали снижение основных составляющих внешней нагрузки со стороны водосборного бассейна, которое в наибольшей степени выражено в первой половине 90-х годов. К концу рассматриваемого периода поступление Р0бЩ в Ладожское озеро и Невскую губу составило 2800-2900 и 3300 - 3400 т год'1, то есть, соответственно, около 40 и 55 % от значения нагрузки на указанные водоемы уровня начала 80-х годов. Причинами снижения поступления Робщ в изучаемые водоемы являются сокращение сельскохозяйственных площадей, сокращение поголовья скота на водосборе, сокращение числа промышленных предприятий, совершенствование системы водоочистки в Санкт-Петербурге. Межгодовые изменения гидрологических характеристик определяют межгодовые вариации основных рассчитанных элементов фосфорного баланса, но не тренды их изменения. Динамика удержания Робщ в изучаемых объектах в значительной степени зависит от динамики фосфорной нагрузки. Наименее значимой составляющей фосфорного баланса, как Ладожского озера, так и Невской губы, являются атмосферные выпадения.

Вычислительный эксперимент по оценке степени воздействия естественных, точечных и рассредоточенных источников Р06Щ на формирование фосфорной нагрузки на Ладожское озеро и Невскую губу, а также на характеристики их фосфорного режима показал следующее.

1. Суммарная нагрузка Р0вщ на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г. составила 3776 и 4373 т год"1, соответственно.

2. Вклад нагрузки Робщ, сформированной сбросами точечных источников в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил 12 и 56 % от значения суммарной нагрузки, соответственно.

3. Вклад рассредоточенной нагрузки Р0вщ от животноводства и сельского населения в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу составил 7 и 6 % от значения суммарной нагрузки, соответственно.

4. Вклад рассредоточенной нагрузки Ро6щ от антропогенных ландшафтов в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу составил 4 и 2 % от значения суммарной нагрузки, соответственно.

5. Вклад внутренней нагрузки Р„вщ на все водные объекты водосбора в нагрузку на Ладожское озеро и Невскую губу в 2005 г составил 27 и 9 % от значения естественной нагрузки, соответственно.

6. Естественная составляющая фосфорной нагрузки на Ладожское озеро и Невскую губу может быть оценена в 2000 - 2200 и 1200 - 1300 т год"1, соответственно. Концентрации в Ладожском озере и Невской губе, сформированные в результате длительного воздействия естественной нагрузки, оцениваются в 6.6 - 7.2 и 13.3 - 14.4 мкг л"1, соответственно.

Вычислительный эксперимент по оценке роли Ладожского озера и других крупных озер его водосбора, как геохимического барьера на пути миграции Робщ с верховий водосбора в Финский залив позволил сделать выводы о существенном воздействии озер на миграцию фосфора с верховий водосбора в Невскую губу Финского залива, которое заключается, прежде всего, в удержании Робщ водной массой озера. Онежское озеро, характеризующееся временем условного водообмена более 12 лет, удерживает до 76% поступающего фосфора, поступающего с водосбора, из атмосферы, а также из донных отложений. Ладожское озеро, характеризующееся временем условного водообмена около 11 лет, удерживает 70 % поступающего фосфора. Рассчитанное удержание Робщ в озерах Сайма и Ильмень составляет 71 и 53%, соответственно. В тоже время Невская губа с временем условного водообмена около 7 суток удерживает только 8% поступающего фосфора. Расчеты показывают, что отсутствие такого мощного геохимического барьера, каким является Ладожское озера, привело бы к возрастанию нагрузки Р0бщ на Невскую губу с водосбора до 4427 т год"1 и увеличению концентрации Р0бЩ в губе до 67.4 мкг л'1. Исключение из расчета удержания Р0ещ всеми водными объектами изучаемой системы приводит к возрастанию фосфорной нагрузки на Невскую губу почти в 4 раза по сравнению с существующими значениями.

Вычислительный эксперимент по оценке воздействия сбросов сточных вод Санкт-Петербурга на фосфорный режим Невской губы позволил сделать следующие выводы. Реализация плана водоочистки ГУП «Водоканал Санкт

Петербурга» должна привести в 2020 г к снижению содержания Р0бЩ в Невской губе до 30.3 мкг л"1, т.е на 19 % по отношению к уровню 2005 года (37.2 мкг л"1). Выполнение нормативов ХЕЛКОМ по очистке сточных вод до 1.5 мг Робщ л'1 на всех очистных сооружениях Санкт-Петербурга приведет к снижению содержания Робщ в Невской губе к 2020 г. всего на 9 % по отношению к 2005 г., что несколько хуже результатов реализации плана ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Доочистка сточных вод на всех городских очистных сооружениях до 1.0 мг Ро6щ л"' позволит снизить содержание общего фосфора на 24 %. Дополнительная доочистка до 0.8 мг Робщ л'1 приведет с дальнейшему снижению значений концентрации Робщ в Невской губе до 26.0 мкг л"1, что на 30 % ниже значения концентрации, рассчитанной для условий 2005 г. При условии выхода из строя всех очистных сооружений Санкт-Петербурга концентрация Р0бщ достигнет 50.4 мкг л'1, то есть станет на 35 % выше значений 2005 г.

Полученные результаты позволяют судить об эффективности реализации различных сценариев совершенствования способов очистки сточных вод Санкт-Петербурга и могут служить основой для принятия решений по внедрению новых и дорогостоящих технологий очистки сточных вод от фосфора на очистных сооружениях Санкт-Петербурга.

Заключение

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Лыскова, Ульяна Сергеевна, Санкт-Петербург

1. Алябина Г.А., Сорокин И.Н. Миграция фосфора и органического вещества в системе "водоем - водосборная площадь". // Экологическая химия. 1997. Т. 6. Вып. 3. С. 166-171.

2. Алябина Г.А., Сорокин И.Н. Особенности формирования внешней нагрузки на водные объекты в урбанизированных ландшафтах // Изв. РГО. 2001. Т.133. Вып.1. С. 81-87.

3. Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера. / Под. ред. Петровой H.A., Л.: Наука, 1982, 304с.

4. Атлас «Ладожское озеро». СПб., 2002, 130 с.

5. Басова С.М. Фрумин Г.Т. Физико-географическое описание Невской губы. / В кн. "Водные объекты Санкт-Петербурга", под редакцией С.А. Кондратьева и Г.Т. Фрумина. Изд-во " Символ ", СПб., 2002, С.267-270.

6. Белкина H.A. Процессы накопления и трансформации фосфора в донных отложениях Онежского и Ладожского озера // Материалы межд. конф. «Северная Европа в XXI веке: природа, культура, экономика», Петрозаводск, 2006. С. 259-261.

7. Белышев А.П., Преображенский Л.Ю. Структура течений Невской губы и восточной части Финского залива. / Труды ГГИ, вып. 321, 1988, с. 4-16.

8. Васильев В.А., Филиппова Н.В. Справочник по органическим удобрениям. М., 1988. 45 с.

9. Веселова М.Ф., Кириллова В.А. Климатические особенности Ладожского озера // Гидрологический режим и водный баланс Ладожского озера. Л. Наука, 1966. С. 81-103.

10. Водные объекты Санкт-Петербурга. / Под редакцией С.А. Кондратьева и Г.Т. Фрумина. СПб., Изд-во " Символ ", 2002, 348 с.

11. Гагарина Э. И, Матинян H.H., Счастная Л.С., Касаткина Г.А. Почвы и почвенный покров Северо-Запада России. Изд. СПбГУ, 1995. 232 с.

12. Гидрологический режим и качество воды Невской губы в районе морского канала и прогноз концентраций загрязняющих веществ и температуры воды в районе водовыпусеов Юго-Западных Очистных Сооружений. 2003. / СПб.: ГГИ, Отчет по НИР, 36 с.

13. Гире A.A. Многолетние колебания атмосферной циркуляции и долгосрочные метеорологические прогнозы. JL: Гидрометиздат. 1971. 280с.

14. Горелова Э.М. Основные тенденции климатических процессов в пределах водосборного бассейна // Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера. Л.: Наука. 1982. С. 13-31.

15. Гусаков Б.Л., Петрова H.A. Антропогенное эвтрофирование и состояние озерных экосистем. / В кн. «Пути совершенствования природопользования в бассейнах больших озер», под ред. Воропаевой Г.М. Л., Наука, 1990. С. 16-29.

16. Гусаков Б. Л., Петрова H.A. Перед лицом великих озер. Л., Гидрометеоиздат. 1987. 128 с.

17. Дмитриев В.В. Интегральная оценка качества вод Невской губы // Водные объекты Санкт-Петербурга. Под редакцией С.А. Кондратьева и Г.Т. Фрумина. - СПб., Изд-во " Символ ", 2002. С. 286-287.

18. Драбкова В.Г., Беляков В.П., Каурова З.Г. Особенности процессов антропогенного эвтрофирования в эстуарии р. Невы (восточная часть Финского залива). Биология внутренних вод. М.: Наука. 1999. № 1-3. С. 5869.

19. Еремина Т.Р. Характеристика течений по данным натурных наблюдений. / В кн. "Финский залив в условиях антропогенного воздействия", под ред. Румянцева, В.Г. Драбковой. Институт озероведения РАН, 1999. С.7-14.

20. Еремина Т.Р., Некрасов A.B. Результаты численного моделирования. / В кн. "Финский залив в условиях антропогенного воздействия", под ред. Румянцева, В.Г. Драбковой. Институт озероведения РАН, 1999. С. 15-27.

21. Ефремова Л.В. Оценка атмосферной составляющей внешней нагрузки на Финский залив. // Экологические проблемы Севера Европейской территории России. Тезисы докладов конференции. Апатиты, 1996., С. 149150.

22. Залетова В.В. Исследование биолого-химического метода удаления соединений фосфора из городских сточных вод. / Автореферат диссертации. М., 1979,24с.

23. Иванова З.М., Кириллова В.А. Расчет речного притока в Ладожское озеро и сток р. Невы // Гидрологический режим и водный баланс Ладожского озера. Л. Наука, 1966. С. 119-132.

24. Игнатьева Н.В. Роль донных отложений в круговороте фосфора в озерной экосистеме. / В кн.: Ладожское озеро прошлое, настоящее, будущее. СПб, Наука, 2002. С. 148-157.

25. Игнатьева Н.В. Фосфор в донных отложениях и фосфорный обмен на границе раздела вода-дно в Ладожском озере. / Автореф. дисс. канд. геогр. наук. Институт озероведения РАН, Санкт-Петербург, 1997, 24 с.

26. Интегрированное управление водными ресурсами Санкт-Петербурга и Ленинградской области. / Под ред. Алимова А.Ф., Руховца, Л.А., Степанова М.М. СПбНЦ РАН. 2001. 419 с.

27. Исаченко А.Г. Ландшафтно-географические основы оптимизации природной среды в Ладожском бассейне // География и современность. Межвузовский сборник. СПб: Изд-во СПбГУ. 1992. Вып.8. С. 9-34.

28. Исаченко А.Г., Дашкевич З.В, Карнаухова Е.В. Физико-географическое районирование Северо-Запада СССР. Л.: Изд-во ЛГУ, 1965. 247с.

29. Исследование качества воды и экологического состояния различных районов Ладожского озера с целью поиска альтернативного источника водоснабжения и строительства водовода для г. Санкт-Петербурга. / Отчет ООО «Центр экоинноваций», 2006.

30. Калюжный И.Л. Оценка выноса органического вещества водами олиготрофного болотного массива. // Метеорология и гидрология. 1999. Вып. 11. С. 98-105.

31. Кириллова В.А., Малинина Т.И. Речной сток и водный баланс озера // Антропогенное эвтрофирование Ладожского озера. Л.: Наука. 1982. С. 3139.

32. Кондратьев С.А. Оценка возможных антропогенных изменений стока и выноса биогенных элементов с малых водосборов лесной зоны на основе математической модели. // Водные ресурсы, 1990. №3, С.24-32

33. Кондратьев С.А. Математическое моделирование стока и выноса вещества с водосбора. / Диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. СПб, Институт озероведения РАН, 1992. 301 с.

34. Кондратьев С.А. Математическое моделирование стока и выноса вещества с водосборов. / Автореферат докторской диссертации. СПб., 1992. 34 с.

35. Кондратьев С.А., Бовыкин И.В. Влияние осадков и температуры воздуха на гидрологический режим системы водосбор озеро (на примере озера Красного). // Водные ресурсы, 2000. Т. 27, № 4, С. 416 - 423.

36. Кондратьев С.А., Голосов С.Д., Толмачев A.B. Опыт моделирования Ладожского озера. / В книге "Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее", под ред. Румянцева В.А., Драбковай В.Г., СПб., Наука, 2002. С. 283-291.

37. Кондратьев С.А., Тройская Т.П., Дружинин B.C., Сикан A.C., Ефремова Л.В, Гаенко М.И, Маркова Е.Г. Геонформационная система "Водные ресурсы бассейна Ладожского озера и Финского залива". // Изв. РГО, 2000. Т. 132, вып.4, С 53-61.

38. Кондратьев С.А., Ефремова Л.В., Расплетина Г.Ф., Черных O.A., Веселова М.Ф., Кулибаба В.В., Свистов П.Ф. Оценка внешней нагрузки на Ладожское озеро. // Экологическая химия, 1997, 6 (2). С.73-84

39. Кондратьев С.А., Ефремова Л.В., Сорокин И.Н., Егоров А.Н., Кулибаба В.В., Родионов В.З. Оценка внешней нагрузки на Финский залив. // Экологическая химия, 1996, 5(4), С.240-249.

40. Кондратьев С.А., Игнатьева Н.В., Расплетина Г.Ф., Лыскова У.С., Маркова Е.Г. 2005. Ладожское озеро как геохимический барьер на пути транспорта фосфора с водосборного бассейна в Финский залив. //

41. Материалы международной конференции «День Балтийского моря». СПб., 2005, с. 66.

42. Кондратьев С. А., Лыскова У.С. Естественная и антропогенная составляющие фосфорной нагрузки на Ладожское озеро и Невскую губу Финского залива. Тезисы докуладов международной конференции «День Балтийского моря 2007» (в печати).

43. Кондратьев С.А, Расплетина Г.Ф, Алябина Г.А, Игнатьева Н.В., Лыскова У.С, Монина Т.А. Баланс фосфора в водной системе Ладожское озеро Невская губа. // Тезисы IV Всероссийского гидрологического съезда. Секция 4. СПб, 2004. с. 49-50.

44. Кондратьев С.А, Сорокин И.Н, Алябина Г.А, Моисеенков А.И, Маркова Е.Г, Лыскова У.С. Оценка выноса органического углерода и общего фосфора в бассейне Ладожского озера и Невской губы. Изв. РГО (в печати).

45. Кондратьев С.А, Шмакова М.В. Оценка аварийных сбросов сточных вод Санкт-Петербурга (по данным математического моделирования). // Материалы научной конференции "Экология Санкт-Петербурга и окрестностей", СПб, 2005. С.252-255.

46. Коплан-Дикс И.С, Голубецкая Н.П. Баланс и круговорот потоков фосфора в регионе. // Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. Под ред. К. Я. Кондратьев, И.С. Коплан-Дикс. Л.: Наука, 1988, 204 с.

47. Ладожское озеро критерии состояния экосистемы / Под ред. H.A. Петровой, А.Ю. Тержевина. СПб: Наука, 1992. 325 с.

48. Ладожское озеро. Мониторинг, исследование современного состояния и проблемы управления Ладожским озером и другими большими озерами. Изд-во КНЦ РАН, Петрозаводск, 1999. 490 с.

49. Ладожское озеро. Прошлое, настоящее, будущее. / Под ред.

50. B.А.Румянцева и В.Г. Драбковой, С-Пб, Наука, 2002. 327с.

51. Лозовик П.А., Потапова И.Ю. Поступление химических веществ с атмосферными осадками на территорию Карелии. // Водные ресурсы, 2006, тЗЗ,№1,С.111-118.

52. Молчанов И.В. Ладожское озеро. М. Л. Гидрометиздат. 1945. 559 с.

53. Науменко М.А. Новое определение морфометрических характеристик Ладожского озера. / Доклады Российской Академии наук, 1995, т.345, N.4.1. C.514 517.

54. Невская губа-опыт моделирования. / Под ред. Меншуткина В.В., Руховца Л.А., Степанова М.М., Флоринской Т.М. СПбНЦ РАН, 1997. 375 с.

55. Недогарко И.В. Формирование внешней биогенной нагрузки на озерные экосистемы вусловиях северо-западной озерно-моренной области. / Автореферат диссертации, Валдай, 2000, 26 с.

56. Нежиховский P.A. Вопросы гидрологии реки Невы и Невской губы. Л., Гидрометеоиздат, 1988. 224 с.

57. Нежиховский P.A. Река Нева и Невская губа. Л., Гидрометеоиздат, 1981. 112 с.

58. Онежское озеро. Экологические проблемы. Изд-во КНЦ РАН, Петрозаводск, 1999,293 с.

59. Оценка поступления загрязняющих и биогенных веществ в водную систему Ладожского озера в современных условиях и с учетом развития хозяйственной деятельности (Заключительный отчет). Ленинград. Ленгипроводхозера 1984. 39с.

60. Попов Е.А. Атмосферные осадки на Ладожском озере // Гидрологический режим и водный баланс Ладожского озера. Л.: Наука. 1966. С. 104-118.

61. Разработка концептуальных основ устойчивого водопользования в бассейне на базе научных исследований и мониторинга. Проект TACIS. СПб., 2004. 65 с.

62. Расплетина Г.Ф. Обеспеченность озерной экосистемы фосфором. // Ладожское озеро критерии состояния экосистемы. СПб., Наука, 1992. С. 74-87.

63. Расплетина Г.Ф. Особенности гидрохимии Ладожского озера в условиях антропогенного воздействия. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. Л., Институт озероведения, 1984. 254 с.

64. Расплетина Г.Ф., Ульянова Д.З., Шерман Э.Э. Гидрохимия Ладожского озера. // Гидрохимия и гидрооптика Ладожского озера. Изд-во: Наука, Л., 1967. С. 60-122.

65. Рекомендации по расчету водного баланса озер и водохранилищ. Л., Гидрометеоиздат, 1989. 101 с.

66. Ресурсы поверхностных вод СССР. Карелия и Северо-запад, (гидрографическое описание рек и озер) Т.2. Ч. 3. Гидрометеоиздат, JL, 1972. 960 с.

67. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики. Т. 2. Карелия и Северо-запад. Л., 1974. 774 с.

68. Рожков В.А., Трапезников Ю.А. Вероятностные модели океанологических процессов. Л., Гидрометеоиздат, 1990. 272 с.

69. Румянцев В.А., Драбкова В.Г., Кондратьев С.А. Качество водных ресурсов Ладожского озера: приоритетные факторы формирования и тенденции изменения. // Изв. РГО, 2001,133 (1), С. 43-53.

70. Румянцев В.А., Ефимова Л.К., Голицын Г С., Хон В.Ч., Лыскова У.С. Моделирование изменения температурно-влажностного режима водосборного бассейна Ладожского озера. // Известия РАН. Серия геграфическая, 2006, №6, с 1-7.

71. Румянцев В.А., Кондратьев С.А., Капотова Н.И., Ливанова H.A. Опыт разработки и применения математических моделей бассейнов малых рек. Л., Гидрометеоиздат, 1985, 93с.

72. Рябченко В.А., Коноплев В.Н., Кондратьев С.А., Поздняков Ш.Р., Лыскова У.С. Оценка изменения качества воды Невской губы после введения в эксплуатацию Юго-западных очистных сооружений Санкт

73. Петербурга (по данным математического моделирования). // Изв. РГО, 2006 (5). С.48-57.

74. Рязанова Н.Е. Многокритериальная оценка загрязненности крупного водоема (на примере Ладожского озера). / Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. М, Институт географии РАН, 2005. 206 с.

75. Савенко В.С, Захарова Е.А. Фосфор в первичной гидрографической сети. // Водные ресурсы. 1997. Т.24. №3. С. 292-299.

76. Скакальский Б.Г, Шпаер И.С. Режим и баланс биогенных веществ водной системы р. Нева Невская губа - Восточная часть - Финского залива. // Труды ГГИ, вып. 321, 1988. С.79-91.

77. Скриптунов H.A. Течения в Невской губе в ледовый период и их расчет. // Сборник работ ЛГМО, вып. 9, 1977. С. 107-145

78. Современное состояние экосистемы Ладожского озера. / Под ред. H.A. Петровой, Г.Ф. Расплетиной. Л.: Наука, 1987. 213 с.

79. Соловьёва Н.Ф. Гидрохимия притоков Ладожского озера // Гидрохимия и гидрооптика Ладожского озера. Л.: Наука. 1967. С. 5-59.

80. Соловьёва Н.Ф, Расплетина Г.Ф. Гидрохимия притоков Онежского озера и элементы его химического баланса. // Гидрохимия Онежского озера и его притоков. Л.: Наука. 1973. С. 3 -19.

81. Социально-экономические показатели регионов Северо-Западного федерального округа в 1995-2002гг. Статистический сборник. Госкомстат Российской Федерации, Комитет государственной статистики Республики Коми, 2003. 160 с.

82. Справка по результатам наблюдений состояния Невской губы и восточной части Финского залива в районе строительства защитных сооружений. СПб, Ленгидропроект. 1996.

83. Схема комплексного использования и охраны водных ресурсов бассейна р.Невы. Л, 1988,244 с.

84. Торопова Н.М. Комплексная оценка загрязнения стока реки Невы и ее притоков биогенными веществами. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук. СПб. РГГМУ, 2006. 168 с.

85. Финский залив в условиях антропогенного воздействия. / Под ред. В.А.Румянцева и В.Г. Драбковой, СПб, Институт озероведения РАН, Изд-во НИИХим СПбГУ, 1999. 367 с.

86. Фрумин Г.Т. Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование. СПб., 1998. 96 с.

87. Фрумин Г.Т., Леонова М.В. Качество вод Невской губы по гидрохимическим показателям. // В кн. "Водные объекты Санкт-Петербурга", под редакцией С.А. Кондратьева и Г.Т. Фрумина. Изд-во " Символ СПб., 2002. С. 281-286.

88. Харкевич Н.С. Сток растворенных веществ рек северного и северовосточного побережий Ладожского озера // Тр. Карел. Фил. АН СССР. 1964. Вып. 36. С. 73-98.

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

90. Шилькрот Г.С. Типологические изменения режима озёр в условиях культурных ландшафтов. М. 1979. 168 с.

91. Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. / Под ред. К. Я. Кондратьев, И.С. Коплан-Дикс. Л.: Наука, 1988. 204 с.

92. Экологический отчет 1997-2001. ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга", 2002. 68 с.

93. Экосистема озера Ильмень и его поймы. СПб. Изд-во СПб ГУ, 1997. 275 с.

94. А1ш1ауа БеЬПуз УиокБеп ^УЫепЬо^о А1иееп МегШаутп^а Уез1Б1а. Е1е1а-8ауоп Утрагкокевкш, Татгшкии, 2005. 22р.

95. Becker A. Criteria for a hydrologically sound structuring of large scale land surface process models. In: Advances in Theoretical Hydrology (ed. J.P.O'Kane), Elsevier Publ., 1992, pp. 98-111.

96. Granberg K. The effects of Southwestern wastewater treatment plant of St.Petersburg Publ. of Karelian Inst., Univ. of Joensuu, N138, 2003, pp 289 -294.

97. Ignatieva N. Distribution and release of sedimentary phosphorus in Lake Ladoga. Hydrobiologia, 1996, v.322,pp. 129-136.

98. Ignatieva N. Nutrient exchange across the sediment-water interface in the eastern Gulf of Finland. Boreal Environment research, 1999, v.4, pp. 295-305

99. Kirchner W.B., Dillon P.J. An empirical methods of estimating the retention of phosphorus in lakes. Water Res. Res., 11 (1), 1975, pp.182-183.

100. Kondratyev S., Gronskaya T., Ignatieva N., Blinova I., Telesh I., Yefremova L. Assessment of present state of water resources of Lake Ladoga and its drainage basin using Sustainable Development indicators. Ecological Indicators, 2002, 2, pp. 79-92.

101. Kondratyev S.A., Alyabina G.A., Sorokin I.N., Moiseenkov A.I., Izmailova A.V. Assessment of external load on aquatic systems depending on the land cover of catchments (Northwest Russia as a case study). // EcoSys. 2003. vol. 10, pp. 107-115.

102. Kondratyev S.A., Golosov S.D. "Watershed Lake" System Modelling. -NATO ARW "Stochastic Models of Hydrological Processes and Their Applications to Problems of Env. Preservation", Moscow, Russia, 1998, pp. 396 -400.

103. Kondratyev S.A., Golosov S.D. Catchment-lake system modeling: problems and solutions. In "New Trends in Hydrology", ed. by R. Gaudio (CNR-GNDCI Publ. No.2823), Editoriale Bios, Italy, 2004, pp. 161-168.

104. Kondratyev S.A., Moiseenkov A.I., Izmailova A.V. Catchment modeling and land cover changes impact on runoff and substances wash out. EcoSys, Suppl.Bd., 2004, 42, pp. 16-28.

105. Lake Peipsi. Meteorology, Hydrology, Hydrochemistry / Ed. Noges T. Tartu: Sulemees Publ., 2001. 163 p.

106. Nutrient loads to Lake Peipsi. Environmental monitoring of Lake Peipsi // Chudskoe 1998-1999. Swedish Environmental Protection Agency, Jordforsk Report N4/01. 1999. 66 p.

107. Ostrofsky M.L. Modification of phosphorus retention models for use with lakes with low water loading. J. Fish. Res. Board Canada, 1978, 35(12), pp. 1532-1536.

108. Pietilainen, O.P. Rekolainen,S. Dissolved reactive and total phosphorus load from agricultural and forested basins to surface waters in Finland." Aqua Fennica", 1991, vol.21,2. pp. 127-137.

109. Smirnova L.Y. Multipurpose use of water resources // Proceedings of a workshop on Environmental data systems for large lakes. Joensuu, 1999. pp. 9399.