Изменение гидрохимического режима рек под влиянием стока с урбанизированных территорий Смоленской области

Анкинович, Инна Валерьевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Изменение гидрохимического режима рек под влиянием стока с урбанизированных территорий Смоленской области
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Изменение гидрохимического режима рек под влиянием стока с урбанизированных территорий Смоленской области"

Смоленский Гуманитарный Университет

На правах рукописи

Анкинович Инна Валерьевна

ИЗМЕНЕНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РЕЖИМА РЕК ПОД ВЛИЯНИЕМ СТОКА С УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

21 НОЯ 2013

005539612

Москва, 2013

005539612

Работа выполнена на кафедре физической географии и туризма в Смоленском гуманитарном университете

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Шкаликов Виктор Андреевич

доктор географических наук, профессор

Вепицианов Евгений Викторович

доктор физико-математических наук, профессор

Ведущая организация:

Громов Сергей Аркадьевич

кандидат географических наук

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Институт географии Российской академии наук»

Защита диссертации состоится « € » 2013 г. в часов

на заседании диссертационного совета Д002.049.01 ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН» по адресу: РФ, 107258 Москва, ул. Глебовская, д. 20-Б.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН». Автореферат размещен на сайте ФГБУ «Институт глобального климата и экологии Росгидромета и РАН» ОШту/Лу ww.igcc.ru/categorv/disscria lions) и на сайте ВАК.

Автореферат разослан _»АА^гуД-tPQ 13 г.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах, заверенные печатью учреждения) просим направлять по адресу: 107258 Москва, ул. Глебовская, д. 20-Б, ученому секретарю диссертационного совета Д002.049.01. E-mail: ginchernogaeva@gmail.com: semenov@jgce.ru. Факс: 8-499-160-08-31.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор географических наук, профессор

Г.М. Черногаева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования.

Данные многолетнего мониторинга загрязнения окружающей среды Росгидромета на территории Российской Федерации показывают, что практически ниже всех городов качество воды в реках изменяется от загрязненной до экстремально загрязненной. В настоящее время ухудшение качества воды рек обусловлено не столько аварийными сбросами сточных вод, сколько хроническим антропогенным воздействием. Сточные воды предприятий промышленного и коммунального хозяйства, маломерный флот, транзитный перенос загрязняющих веществ по течению реки, поверхностный сток загрязняющих веществ с водосборных территорий, особенно с урбанизированных территорий, продолжают загрязнять речные воды.

Несмотря на то, что систематический гидрохимический мониторинг в рамках государственной сети на основных реках Смоленской области ведется с середины 70-х годов 20 века, многолетние гидрохимические данные до сих пор не обобщены и не проанализированы. В связи с этим отсутствует информация об изменениях гидрохимического режима рек Смоленской области, а также степени нагрузки на реки сточными водами предприятий и поверхностным стоком с территории городов в современный период. Отсутствуют исследования степени загрязненности малых городских водотоков, испытывающих наибольшую нагрузку на урбанизированных территориях. В связи с этим определение степени влияния урбанизированных территорий на качество воды рек, выявление приоритетных факторов их загрязнения являются необходимыми для совершенствования системы мониторинга водных объектов на локальном уровне и повышения эффективности водоохранных мероприятий.

Цель исследования. Оценить воздействие урбанизированных территорий на качество речных вод, небольших рек, ручьев и родников на городских территориях. Разработать мероприятия по реабилитации малых городских водотоков.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

- создать электронную базу данных гидрохимического мониторинга Росгидромета за многолетний период (с 80-х годов XX века) на фоновых и контрольных створах рек, протекающих через города Смоленской области;

проанализировать изменения гидрохимического режима рек Смоленской области по данным Росгидромета за многолетний период (19802012 гг.);

- оценить степень загрязненности рек Смоленской области по комплексному показателю (удельному комбинаторному индексу загрязненности воды - УКИЗВ);

- оценить роль поверхностного стока с территории городов на качество воды рек;

- провести мониторинг загрязнения снежного покрова на территории г.Смоленска, малых городских водотоков и родников;

- разработать мероприятия с целью улучшения качества воды малых водотоков г. Смоленска и уменьшения их влияния на качество воды р.Днепр.

Объектом исследования являются реки Смоленской области: Западная Двина, Днепр, Вязьма, Вопец, Сож, а также малые водотоки г. Смоленска.

Предмет исследования. Качество речных вод и поверхностного стока с урбанизированных территорий.

В качестве исходного материала использованы многолетние данные (с 1980-1986 гг. по 2012 г.) гидрохимических наблюдений на реках Смоленской области, проводимых ФГБУ «Смоленский ЦГМС», документы годовых статистических отчетов предприятий городов Смоленской области, справочные и литературные сведения. В работе также использованы результаты собственных исследований автора, проведенных в течение 2008-2010 гг., по изучению на территории г. Смоленска гидрохимического режима малых водотоков, химического состава проб снега и родников. Всего автором было отобрано и проанализировано 36 проб воды ручьев, 26 проб воды р. Ясенная, 155 проб снежного покрова, 35 проб воды родников.

Основные защищаемые положения.

1. Результаты оценки качества вод малых водотоков на территории г. Смоленска по гидрохимическим показателям.

2. Обоснованы мероприятия по дальнейшему улучшению состояния малых городских водных объектов на территории г. Смоленска.

3. Установлено, что за 30-летний период по данным мониторинга Росгидромета произошло улучшение качества речных вод Смоленской области в связи со снижением негативного влияния городских сточных вод.

Научная новизна работы.

1. Впервые выявлены многолетние изменения (с 1980-1986 гг. по 2012 г.) качества речной воды, обусловленные влиянием городов Смоленской области.

2. Проведен сравнительный анализ (с 2005 г. по 2012 г.) уровня загрязненности рек Смоленской области на основе метода комплексной оценки по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ).

3. Впервые проведены исследования (с 2008 г. по 2010 г.) степени загрязненности снежного покрова и гидрохимического режима малых водотоков на территории г. Смоленска. Выполнена оценка загрязненности малых водотоков по единичным и комплексным гидрохимическим показателям.

4. Проведена оценка степени загрязнения основных родников г. Смоленска.

Практическая значимость.

На основе программного обеспечения «Гидрохим ПК», разработанного ФГБУ «ГХИ», создана база данных, содержащая сведения о химическом составе воды основных рек Смоленской области за многолетний период, что позволяет осуществлять компьютерную обработку гидрохимических данных за многолетний период, комплексную оценку качества поверхностных вод по гидрохимическим показателям.

Результаты диссертационных исследований по изучению малых водотоков г. Смоленска были использованы для подготовки проектной документации «Рабочий проект на устройство наносоперехватывающих гидротехнических сооружений в г. Смоленске от устья р. Вязовенька до очистных сооружений СПУП «Горводоканал»» (акт внедрения от 08.10.2012).

Создана цифровая модель рельефа г. Смоленска для разработки карт-схем малых водотоков с целью проведения водоохранных мероприятий.

Результаты диссертационной работы могут использоваться администрацией Смоленской области и г. Смоленска, органами Министерства Природных Ресурсов и экологии Российской Федерации для совершенствования системы мониторинга загрязнения водных объектов Смоленской области и обоснования принятия мер по улучшению состояния малых рек на территории г. Смоленска.

Апробация работы. Результаты диссертационного исследования были представлены на научно-практической конференции «Смоленщина: триста лет перемен (к 300-летию образования Смоленской губернии)» (Смоленск, 2008), Всероссийской научно-практической конференции «И.И. Орловский и современные проблемы краеведения» (Смоленск, 2009), III Международной научно-практической конференции «Идеи В.В. Докучаева и современные проблемы развития природы и общества» (Смоленск, 2010), Всероссийской научно-практической конференции «Творческое наследие В.В. Докучаева и современность» (Смоленск, 2011), V Международной научно-практической конференции «Науки о Земле на современном этапе» (Москва, 2012), научном семинаре в Федеральном государственном бюджетном учреждении «Институт географии Российской академии наук» (Москва, 2013).

Публикации. По теме диссертации автором опубликовано 11 печатных работ, в том числе 4 в ведущих рецензируемых изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 152 наименования. Общий объем работы составляет 133 страницы, в ней 35 таблиц, 52 рисунка. Текст работы сопровождается приложениями, в которые включены 11 таблиц и 1 рисунок.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована основная цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены сведения об апробации и внедрении результатов работы.

Глава 1. Изученность влияния урбанизированных территорий на гидрохимический режим рек и методы исследования

Многочисленные работы по изучению влияния урбанизированных территорий на водные объекты свидетельствуют об ухудшении качества речных вод (Куприянов, 1977; Львович, 1986; Караушев, 1981; Кадацкая, 1987; Мороков, 1987; Скакальский, 1996; Никаноров, 2006, 2009), что проявляется в повышении концентраций, нарушении режима, увеличении диапазона

внутригодовых изменений концентраций различных загрязняющих веществ (Парфенова, 1994, Савичев, 2005). Ухудшение качества речных вод на городских территориях, главным образом, определяется влиянием загрязненного сброса производственных (Яковлев, 1979; Никаноров, 2003), хозяйственно-бытовых сточных вод (Самохина, 1981; Щеголькова, 2007), загрязненным поверхностным стоком с городских территорий (Черногаева, 1982; Борзенков, 2007; Крашенникова, 2008). При этом наибольшее ухудшение качества рек в пределах урбанизированных территорий отмечается для малых водотоков (Кузеванов, 2005, Горюнова, 2010; Двинских, 2011, Тихонова 2011).

В главе описаны материалы и методы исследования, применявшиеся для решения поставленных задач.

Рассмотрены отдельные особенности метеорологических условий. За период исследований (1980-2012 гг.) в Смоленской области отмечается слабо выраженная тенденция к повышению атмосферных осадков и явно выраженная тенденция роста среднегодовых температур воздуха.

Рассмотрены особенности гидрологического режима рек и тенденции изменения годового стока. В ряду притоков 1 порядка Днепра (р. Вязьма, р. Вопец, р. Сож) наиболее крупным по величине и водности является р. Сож. В ряду исследуемых рек наибольшая водность характерна для р. Западной Двины (табл. 1).

Таблица 1. Расходы рек в пунктах наблюдений за 1980 - 2011 гг.

Река, пупкг на&иода и 1Й Плоидаь водосбора в сшоре города, км2 Гредиегодовьв расходы, м'/с Средний многолеши! расход м/с Нанбатьший расход весеннего половодья, м'/с Наименьший лешийрасход м/с Наименьший зимний расход, м7с

р. Вязьма, г. Вязьма 580 3.3-6.4 4.33 31,1-77.6 1,10-2,53 1,07-2,62

р. Вопец, г. Сафоново 407 - 3.67 - - -

р. Сож, пгт. Хиславичи 2600 11,1-19.6 15,9 71,3-346,0 2.5-7,3 3,3-7,1

р. Днепр, г. Дорогобуж 6390 25,9-78.8 53.8 122-940 8,7-24.3 10.2-25,0

р. Днепр, г. Смоленск 14100 58.6-129 98,1 199-737 19,5-198 20.1-62,8

р. Западная Двина, г. Велиж 17600 83,0-264 166 396-1410 14,1-86,0 18,8-111

Проведенный на основании литературных и обработанных фондовых данных анализ изменения годового стока исследуемых рек показал тенденцию роста среднегодовых расходов за период 1963 по 2000 гг. и их стабилизацию с 2000 по 2012 гг.

Глава 2. Гидрохимический режим рек Смоленской области

В 90-е годы XX века в Смоленской области отмечалось резкое снижение сброса в поверхностные воды загрязняющих веществ со сточными водами, связанное со спадом производства. С 1985 года к 2000 году объем сброса в реки области снизился в следующее число раз: БПКполн - 14, фосфор общий - 5, азот общий - 3, СПАВ - 29, нефтепродукты - 30, железо - 4, медь - 50. В период с 2000 по 2011гг. продолжалось снижение по отдельным веществам: азот общий - 1.7; СПАВ - 1.9, нефтепродукты - 1.3, железо - 1.7, медь - 3.9, цинк - 1.3.

По данным статистической отчетности (форма 2-ТП (водхоз)) рассчитан объем загрязненных сточных вод и количество загрязняющих веществ в сточных водах, формирующихся в городах Смоленской области (рис. 1).

Установлено, что основной сброс масс загрязняющих веществ со сточными водами приходится на хлориды и сульфаты (более 70% в сумме). Масса взвешенных веществ в сбросе составляет около 1-7 %, органических веществ по (БПК5) около 10%, в сумме на азот общий, нитраты, нитриты, фосфор общий, железо, цинк, нефтепродукты, СПАВ приходится около 7 %.

70СО

еосо

: 50С0 4000 30С0 -20СО 1000 О

- Количество загрязняющих

веществ -Объем сточных вод

6332,08 Г

// 2204.55

1012,24^/

"6942,13

30000 „

323В3^5000 I о

-- 20000 5 -- 15000 3 10000 5000 0

О g w

i f S.S-<¡ £ е X О)

О , Ш О

гт СL

с о со CL Si t а а

,17,6

5 х

| I™ 1 5 5 ¡У Рис. 1. Сбросы со сточными

« £ § Д водами предприятии

(средние данные за 2009-2011 гг.)

Проведена оценка нагрузки на реки сточными водами предприятий (табл. 2). Расчет проводился по формуле:

N = <7 / IV -100 % , (1)

где N - нагрузка сточными водами, %\<\ - объем сточных вод, сбрасываемых в пределах города, км3/год; XV - объем речного стока, км3/год.

Таблица 2. Нагрузка загрязненными сточными Смоленской области (2011 г.)

водами основных рек

Водны» объект Площадь водосбора, км2 V/ - объем речного стока, км3/год с| - объем сточных вод, км3/год N - нагрузка сточными водами, %

р. Вопец, г. Сафоново 407 0,116 3711.010"6 3,2

р. Вязьма, г. Вязьма 580 0,125 4750.2-10"6 3.8

р. Сож. пгт. Хиславичн 2600 0.383 17.6-10"6 <0.1

р. Днепр, пгт. Верхнеднелровский-г. Дорогобуж 63900 1,72 6837.8-10"6 0.4

р. Днепр, г. Смоленск 14100 2.94 31235.0-ИГ" 1.1

р. Западная Двина, г. Велиж 17600 5,11 100.3-10"" <0,1

Сопоставление данных объемов сточных вод с объемами речного стока показывает, что негативное влияние сточных вод в абсолютных и относительных значениях невелико от <0,1 до 3,8% объема сточных вод в речном стоке. При этом набольшее негативное влияние сточными водами оказывается на реки с наименьшим годовым стоком - Вопец и Вязьма.

Оценка изменения гидрохимических показателей по рекам за многолетний период (1980-2012 гг.) проводилась с помощью метода линейного тренда. За период 2005-2012 гг. было проведено сравнение минимальных и максимальных среднегодовых концентраций химических веществ в фоновых выше городов и контрольных ниже городов створах.

Река Западная Двина на территории Смоленской области протекает на крайнем северо-западе. Длина ее до г. Велиж 296 км, в пределах области 69 км. Крупных населенных пунктов на водосборе реки нет. Одним из наибольших населенных пунктов по количеству жителей является г. Велиж, численность населения - 7,3 тыс. человек, площадь города - 32 км". На территории г. Велиж в р. Западную Двину впадает р. Велижка и два небольших ручья без названия. Основные отрасли производства: лесозаготовка, деревообработка, переработка сельскохозяйственного сырья.

Анализ показал, что для р. Западная Двина в период 1986-2012 гг. наблюдаются общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций взвешенных веществ и азота аммонийного. За период 2005-2012 гг. выше ПДКрх в двух створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (2,7-8,0 и 2,7-8,3 ПДК), ХПК (2,3-3,4 и 2,4-3,4 ПДК), БПК5 (0,8-1,3 и 0,81,4 ПДК). Загрязнение воды фенолами летучими и нефтепродуктами в створах в среднем на уровне 1 ПДК и носит нестабильный характер. Влияние городской территории г. Велиж на гидрохимический режим р. Западная Двина незначительно, что является результатом большей водности по сравнению с остальными реками области, впадением р. Велижки и ручьев между створами наблюдений, небольшой территорией города, а также малым количеством источников сброса сточных вод.

Река Сож - левый, один из наиболее крупных по величине и водности, приток 1 порядка р. Днепр, длиной 648 км. Гидрохимические исследования проводились в районе административного центра Хиславичского района - пгт. Хиславичи, расположенном на правом берегу р. Сож, с численностью населения - 4,4 тыс. человек.

Анализ показал, что для р. Сож в период 1986-2012 гг. наблюдаются общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций взвешенных веществ, азота аммонийного, кальция, фенолов летучих, при повышении величины рН, концентраций железа общего, магния. За период 2005-2012 гг. выше ПДКрх в фоновом и контрольном створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (1,2-4,2 и 1,2-3,8 ПДК), ХПК (1,1-2,0 и 1,2-1,6 ПДК), БПК5 (0,8-1,7 и 0,8-1,5 ПДК). Влияние территории пгт. Хиславичи на гидрохимический режим р. Сож незначительно, что объясняется малым количеством сточных вод, небольшой территорией поселка и, как следствие, небольшим объемом загрязненного поверхностного стока. Кроме этого, влияние снижается за счет притоков р. Березена и р. Белица, впадающих в р. Сож между створами наблюдений. На этих водных объектах отсутствуют крупные населенные пункты.

Река Вязьма - левый приток Днепра. Длина реки 147 км. Гидрохимические исследования проводились в районе г. Вязьма с численностью населения - 55,6 тыс. человек. Площадь города - 44 км . Город является одним из наиболее крупных промышленных центров области. Здесь насчитывается более 20 промышленных предприятий: машиностроения, металлообработки, приборостроения.

Анализ показал, что в период 1986-2012 гг. наблюдаются общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций кальция, при повышении концентраций железа общего и магния. Город Вязьма оказывает существенное влияние на гидрохимический режим реки. В створе ниже города ухудшается кислородный режим, повышается величина минерализации и концентрации главных ионов, взвешенных веществ, азота аммонийного и нитритного, фосфатов, органических веществ (по БПК5 и ХПК), фенолов летучих, АСПАВ. За период 2005-2012 гг. выше ПДКрх в двух створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (1,0-10,3 и 1,3-5,9 ПДК), ХПК (0,7-1,6 и 1,6-4,3 ПДК), БПК5 (0,7-1,6 и 1,6-4,3 ПДК), фенолы летучие (1-2 и 1-6 ПДК); в контрольном створе ниже города - азот аммонийный (1,2-9,0 ПДК), нефтепродукты (0,8-8,6 ПДК). Ежегодно в контрольном створе р. Вязьма фиксируются случаи высокого загрязнения органическими веществами (по БПК5) (> 10 мг/дм3), азотом аммонийным (> 10 ПДК) и концентрации растворенного в воде кислорода менее 3,0 мг02/дм3.

Река Вопец - правый приток 1 порядка р. Днепр, длина 74 км. Гидрохимические исследования проводились в районе г. Сафоново с численностью населения - 44,4 тыс. человек. Площадь города - 29,58 км2. Город, так же как и г. Вязьма, относится к числу наиболее крупных промышленных центров области с предприятиями различного профиля.

Анализ показал, что для р. Вопец в период 1986-2012 гг. общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций гидрокарбонатов, хлоридов, сульфатов, кальция, фенолов летучих, АСПАВ, при повышении концентраций железа общего и магния. Тем не менее, территория г. Сафоново продолжает оказывать влияние на качество воды в р. Вопец. В контрольном створе ниже г. Сафоново по сравнению с фоновым створом выше величина минерализации, а также концентрации хлоридов, сульфатов, азота аммонийного и нитритного, фосфатов, органических веществ (по БПК5), АСПАВ. За период 2005-2012 гг. выше ПДКрх в двух створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (2,3-8,3 и 2,5-7,7 ПДК), ХПК (1,1-2,9 и 1,3-2,6 ПДК), БПК5 (0,7-1,3 и 0,7-1,5 ПДК), нефтепродукты (0,81,4 и 0,8-1,4 ПДК); в контрольном створе ниже города - азот аммонийный (0,31,0 ПДК).

Река Днепр - главная река в Смоленской области. Длина в пределах области - 503 км. Основные притоки Днепра, такие как Вязьма, Вопец, Соля, впадают в Днепр до Дорогобужского промышленного узла.

Поселок городского типа Верхнеднепровский расположен на правом берегу Днепра, в 8 км к северо-востоку от города Дорогобуж. Площадь поселка

- 12,6 км2, численность населения - 13,2 тыс. человек. Основные предприятия поселка: завод азотных удобрений, Дорогобужская ТЭЦ, ОАО «Дорогобужкотломаш».

Город Дорогобуж расположен на реке Днепр, в 113 км выше по течению от Смоленска. Площадь города - 13,84 км2, численность населения - 10,4 тыс. человек. Основные предприятия города - ЗАО «Тасис Arpo Дорогобужский сыр».

Гидрохимический мониторинг проводился в 3-х створах: 1-й фоновый створ - выше пгт. Верхнеднепровский, 0,2 км выше впадения р. Каменка; 2-й створ - 0,5 км ниже сброса сточных вод завода азотных удобрений; 3-й створ -0,5 км ниже г. Дорогобуж.

Анализ показал, что в период 1985-2012 гг. для р. Днепр в районе пгт. Верхнеднепровский и г. Дорогобуж наблюдаются общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций взвешенных веществ, хлоридов, кальция, азота аммонийного, фенолов летучих, АСПАВ, при повышении величины рН, концентраций железа общего и магния. С конца 90-х

- начала 2000 гг. наиболее заметно улучшение качества воды р. Днепр в районе пгт. Верхнеднепровский и г. Дорогобуж по азоту аммонийному и нитритному, сульфатам. В контрольных створах ниже завода азотных удобрений и г. Дорогобуж по сравнению с фоновым створом увеличиваются, главным образом, концентрации азота аммонийного и нитритного. Загрязнение органическими веществами (по БПК5), взвешенными веществами, АСПАВ, нефтепродуктами носит нестабильный характер. Для створа ниже г. Дорогобуж чаще отмечается снижение концентраций веществ по сравнению с вышележащим створом, что объясняется процессами самоочищения и разбавления воды реки за счет р. Осьма, впадающей в р. Днепр между створами. За период 2005-2012 гг. выше ПДКрх в трех створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (2,2-5,9; 2,2-6,3; 2,0-6,3 ПДК), ХПК (1,4-2.1; 1,2-2,2; 1,3-2,1 ПДК), БПК5 (0,8-1,1; 0,6-1,4; 0,6-1,3 ПДК), азот аммонийный (0,2-1,1; 0,3-1,2; 0,3-1,0 ПДК), фенолы летучие (1-2; 1-2; 1-2 ПДК), нефтепродукты (0,8-1,4; 0,8-1,8; 0,8-1,2 ПДК).

Город Смоленск расположен в 412 км от истока в верхнем течении Днепра. Площадь города - 166,35 км2, численность населения - 314,4 тыс. человек. Город является главным административным центром области. Около половины всех загрязненных сточных вод области составляет сброс сточных вод в р. Днепр в г. Смоленске.

Анализ показал, что в период 1980-2012 гг. для р. Днепр в районе г. Смоленска наблюдаются общие для фонового и контрольного створа тенденции снижения концентраций взвешенных веществ, кальция, азота аммонийного, фенолов летучих, АСПАВ, при повышении величины рН и концентраций магния. С конца 90-х - начала 2000 гг. наиболее заметно улучшение качества воды р. Днепр в районе г. Смоленска по азоту аммонийному, фосфатам, фенолам летучим и АСПАВ. Тем не менее, территория г. Смоленска продолжает оказывать влияние на качество воды в р.

Днепр. В контрольном створе ниже г. Смоленска по сравнению с фоновым створом увеличиваются концентрации взвешенных веществ, хлоридов, сульфатов, суммы ионов, органических веществ (по БПК5), азота аммонийного, азота нитритного, азота нитратного, фосфатов. Отмечаются периодические случаи превышения ПДК нефтепродуктами и фенолами летучими. За период 2005-2012 гг. выше ПДК,« в двух створах следующие среднегодовые показатели: железо общее (2,1-5,5 и 2,2-5,7 ПДК), ХПК (1,4-2,0 и 1,4-2,2 ПДК), БПК5 (0,7-1,3 и 0,8-1,9 ПДК), фенолы летучие (1-2 и 1-2 ПДК), нефтепродукты (0,8-1,2 и 0,8-1,2 ПДК).

Анализ тенденций изменения гидрохимического режима по всем рекам Смоленской области показал, что с середины 90-х годов отмечается улучшение качества воды рек Смоленской области в районе городов по ряду веществ: хлоридам, сульфатам, азоту аммонийному и нитритному, фосфатам, БПК5, фенолам летучим, АСПАВ. Кроме этого, общими тенденциями для всех рек является повышение величины рН, концентраций железа общего, магния, при снижении концентраций взвешенных веществ. Для бассейна р. Днепр также наблюдается тенденция снижения гидрокарбонатов и кальция.

Тенденции повышения величины рН, при снижении концентраций взвешенных веществ и азота аммонийного объясняются сокращением площади пахотных земель, сокращением внесения минеральных и органических удобрений, сокращением животноводства. Тенденции снижения концентраций хлоридов, сульфатов, фенолов, АСПАВ в городах объясняются сокращением сбросов сточных вод.

Оценка степени загрязненности рек Смоленской области по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ) проводилась за период 2005-2012 гг. с помощью программного обеспечения «Гидрохим ПК», разработанного ФГУ «Гидрохимический институт».

УКИЗВ - относительный показатель степени загрязненности поверхностных вод. Большему значению индекса соответствует худшее качество воды в различных створах. Классификация качества воды по степени загрязненности осуществляется с учетом числа критических показателей загрязненности (КПЗ) и повторяемости случаев превышения ПДК. Значение КПЗ отражает устойчивую либо характерную загрязненность высокого (ВЗ) или экстремально высокого загрязнения (ЭВЗ).

Классификация качества воды, проведенная на основе значений УКИЗВ, позволяет разделить поверхностные воды на 5 классов от условно чистой до экстремально грязной. Соотношение состояния загрязненности воды и УКИЗВ приводится в таблице 3.

Расчеты показали, то для рек Смоленской области при широком диапазоне колебаний уровня загрязненности от 2 класса «слабо загрязненная» до 4 класса «грязная», преобладают воды 3 класса «загрязненные».

Приоритетными загрязняющими веществами, определяющими класс качества воды, по которым систематически превышаются ПДКрх, являются:

органические вещества (ХПК и БПК3), азот аммонийный и нитритный, железо общее, фенолы, нефтепродукты, медь.

По значению УКИЗВ в пределах городских территорий в реках Западная Двина и Сож повышения степени загрязненности воды чаще не обнаруживается (рис. 2). Для рек Вязьма. Вопец, Днепр в районе г. Смоленска отмечается повышение степени загрязненности воды в контрольном створе относительно фонового.

Таблица 3. Классификация качества воды водотоков по значению удельного комбинаторного индекса загрязненности воды

Класс и разряд Характеристика состояния загрязненности воды Удельный комбинаторный индекс загрязненности воды

без учета числа КПЗ в зависимости от числа учитываемых КПЗ

1 2 3 4 5

1-й класс Условно чистая I 0.9 0,8 0.7 0.6 0.5

2-й класс Слабо загрязненная ü;2] (0,9; 1.8| (0,8; 1,6] (0,7; 1,41 (0,6; 1,2] (0.5; 1,0]

3-й класс Загрязненная (2; 4] (1.8; 3,6| (1,6; 3,2] (1,4; 2,8] (1.2: 2.41 (1,0; 2.01

4-й класс Грязная (4; П] (3,6; 9.9] (3,2; 8.8] (2,8; 7,7] (2,4; 6,61 (2,0; 5,5]

5-н класс Экстремально грязная (11;°°] (9.9; "1 (8.8; (7,7; (6.6; =о| (5.5;°°]

з 12 12 1 2 ГИ 1 2 12 12

Ш I) 11 П |11 !И II11

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 «1»- р. Западная Двина выше г. Велиж «2» - р. Западная Двина ниже г. Велиж О УКИЗВ _ ________а__

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

tóMiÁiÁÍIMIlMi

4 Т

г о

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 «I»- р. Вязьма выше г. Вязьма «2» - р. Вязьма ниже г. Вязьма

сукизв

«1»- р. Сож выше пгт. Хиславичи «2» - р. Сож ниже пгт. Хиславичи с УКИЗВ

2 л О —2 2

--1п 12 1д _, 2_ 1 ¿ Тц 1 2 1.1

JJ 1 Д

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 «1»- р. Вопец выше г. Сафоново «2» - р. Вопец ниже г. Сафоново УКИЗВ

4 3 2 1 О

2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012

«1» - р. Днепр выше шт. Верхнеднепровский «1»-р. Днепр выше г. Смоленск

«2» - р. Днепр ниже завода азотных удобрений «2» - р. Днепр ниже г. Смоленск «3» - р. Днепр ниже г. Дорогобуж

Рис. 2. Изменение качества воды в реках Смоленской области

Расчеты УКИЗВ показали, что реки Смоленской области в контрольных створах ниже рассмотренных городов располагаются в следующем порядке (от наибольшей степени загрязнения к наименьшей): р. Вязьма, р. Вопец, р. Днепр - г. Смоленск, р. Днепр - г. Дорогобуж, р. Западная Двина, р. Сож (рис. 3). Ранжирование рек по степени загрязненности по УКИЗВ с данными дифференцированных расчетов, приведенных выше, совпадают.

6.00 5,59

5,00 j 4,00 í 3,00 * 2,00 1,00 0.00

I í

3,34

¿,91 2,65 , ,g

ttri

У / У Рис. 3. Средние за 2005-2012 гг. ^ значения УКИЗВ в створах рек

ниже городов

Поверхностный сток определялся как количество дождевых и талых снеговых вод, стекающих с городской территории в водные объекты. Расчет проводился согласно (Рекомендациям..., 2006). Оценка роли поверхностного стока с территории городов за период 2009-2011 гг. показала, что для рек Вопец и Вязьма, с наименьшими объемами речного стока 0,1-0,2 км'/год, доля поверхностного стока в речном стоке составила 8-10%. Для реки Днепр в районе г. Смоленска, с объемом речного стока 2.9-3,8 км3/год, доля поверхностного стока составила 2,1-2,4%. Наименьший вклад поверхностного стока в общий сток реки в районе города отмечается для р. Днепра в районе г. Дорогобуж - 0,4% и р. Западная Двина в районе г. Велиж - 0,2 %(табл. 4).

Таблица 4.Среднегодовые объемы поверхностного стока с территории городов

Год Плошаль города, км2 W-обьем речного стока, км/год Щ - объем поверхностного стока с терригор! п I города, км/год Доля поверхностного стока с территории города в объеме речногостока. % q - объем сто1 шых вод км7год Доля сгочныхвод в объеме речного стока %

1 2 4 5 6 7 8

р. Западная Двина, г. Велиж

2009 2010 2011 32 5,93 14-10"' 0.2 96.8-10"" <0.1

5.80 11-10-3 0,2 93.3-10~6 <0.1

5.11 8.5-10"' 0.2 100,3-10"6 <0.1

р. Вязьма, г. Вязьма

2009 2010 2011 44 0.173 18.6-10"' 10.7 3786.7-10"6 2.2

0.145 12.9-10"' 8.9 4207.9-10"' 2.9

0.125 13-10"' 10.4 4750.2-10"" 3.8

р. Вопец. г. Сафоново

2009 2010 201 1 29.6 0.116 11-10"' 9.6 4119.7-10"® 3.6

0.116 9.3-10"' 8,1 3918.9-10"6 3.4

0.116 9-10"' 8,0 3711,0-10"" 3.2

р. Днепр, пгт. Верхнеднепровский и г. Дорогобуж

2009 2010 2011 25.4 2.45 9.6-10"' 0.4 6310.9-10"" 0,3

2.00 8-10"' 0,4 7068,3-10"" 0.4

1.72 8-10"' 0.5 6837,8-10"6 0.4

р. Днепр, г. Смоленск

2009 2010 2011 166.4 3.82 90-10"3 2,4 32846.5-10~" 0.9

3.37 71-10"' 2,1 33650.0-10"" 1.0

2.94 62-10"3 2.1 31235.0-10"6 1.1

Доля поверхностного стока с территории города в объеме речного стока превышает нагрузку сточными водами для р Вязьма в среднем в 3 раза, р. Вопец - 2,5 раз и Днепр в районе г. Смоленска - 1,9-2,6 раз.

С поверхностным стоком с территории г. Смоленска выносится 79 тыс. т/год взвешенных веществ, органических веществ - 4,80 тыс. т/год, нефтепродуктов - 0,32 тыс. т/год. Со сточными водами предприятий г. Смоленска (форм 2-ТП (водхоз)) в р. Днепр поступает около 442,3 тонн взвешенных веществ, органических веществ (по БПКпол„) - 444,85 тонн, нефтепродуктов - 2,73 тонн. Таким образом, в р. Днепр в районе г. Смоленска основное количество указанных веществ поступает с поверхностным стоком.

Данный вывод согласуется с результатами расчета приближенного объема поверхностного стока отдельных веществ с территории г. Смоленска за 2009-2011 гг. (табл. 5). Расчет произведен по формуле:

= /г ,- К ,- XI , (2)

где Ы.ч 1 - поверхностный сток 1 вещества с территории города, т/год; ЯП - сток растворенного вещества I в фоновом створе выше города, т/год; Я2 I - сток растворенного вещества 1 в контрольном створе ниже города, т/год; X 1 - поступление 1 вещества со сточными водами предприятий, т/год.

Таблица 5. Сток веществ в р.Днепр в районе г.Смоленска

Показатель, Год ЯН - сток 1 в фоновом створе, тыс.тонн/год XI-поступление1 со сточными водами, тыс.тонн/год И2 i - сток 1 в контрольном створе, тыс.тонн/год Rs i-поверхностный сток i с территории города, тыс.тонн/год

Взвешенные вещества 2009 24,1 0,453 50.0 25,5

2010 24,6 0,409 31,7 6,69

2011 21,5 0,419 30,9 8,98

Азот аммонийный 2009 0,267 0,052 0,420 0,10

2010 0,438 0,041 1,15 0,67

2011 0,265 0,044 0.559 0,25

Азот нитритный 2009 0,034 0,006 0,038 _

2010 0,034 0.004 0,061 0,023

2011 0,024 0,005 0,035 0,007

БПК полн. 2009 10,2 0,462 13,7 3,09

2010 7,17 0,431 12,5 4,95

2011 7,04 0,417 12,5 5,06

Сопоставление данных поверхностного стока с территории города и сброса веществ со сточными водами показывает, что в створе ниже города доля взвешенных веществ, поступающих с поверхностным стоком, составляет 2151%, со сточными водами - 1%. Для азота аммонийного доля поверхностного стока с территории города - 24-58%, сброса со сточными водами - 2-12%. Для азота нитритного доля поверхностного стока с территории города - 20-38%,

сброса со сточными водами - 7-14%. Для органических веществ (по БПКполн) доля поверхностного стока с территории города - 23-40%, сброса со сточными водами - 3%.

В целом, результаты оценки роли поверхностного стока в городах и доли сточных вод в речном стоке согласуются с результатами оценки степени загрязненности воды рек по комплексным и дифференцированным показателям. Наибольшее ухудшение качества воды реки к контрольному створу отмечается для рек Вязьма и Вопец, где доля поверхностного стока в стоке реки составляет 8-10%, нагрузка сточными водами - 2-3%. Также обнаруживается ухудшение качества воды р. Днепр в районе г. Смоленска, где образуется наибольший по объему поверхностный сток и сбрасывается наибольшее количество загрязненных сточных вод. Для рек, где доля поверхностного стока с территории городов и доля сточных вод города в объеме речного стока составляет менее 1% ухудшение качества воды рек минимально.

Глава 3. Влияние территории г. Смоленска на гидрохимический режим малых водотоков

Как показали исследования, в целом с середины 90-х годов отмечается улучшение качества воды рек Смоленской области, в том числе и р. Днепр в районе г. Смоленска, по ряду показателей, связанное со снижением сбросов загрязняющих веществ со сточными водами. При этом в современных условиях ухудшению качества рек способствует формирование загрязненного поверхностного стока с городских территорий. Наибольшему влиянию будут подвергаться малые водотоки. На территории г. Смоленска пересеченный рельеф, сформированный многочисленными глубокими долинами небольших рек и балок, увеличение площади под зданиями и участками с твердым покрытием, сокращение площади зеленых насаждений создают благоприятные условия для ускорения стока дождевых и талых снеговых вод. Как следствие, происходит активизация эрозионных процессов и загрязнение малых водотоков. В связи с этим автором проведены собственные исследования степени загрязненности снежного покрова г. Смоленска, формирующего поверхностный сток во время снеготаяния, гидрохимического режима малых городских водотоков, питание которых осуществляется в основном за счет поверхностных вод, а также химического состава родников.

С нежный покров. Изучение степени загрязнения снежного покрова г. Смоленска проводилось в 2008-2010 гг. Пробы снега отбирались в конце зимних периодов в селитебной и зеленой зонах, вдоль автомагистралей города на удалении от края дороги 5 и 10 м. В качестве фона отбирались пробы снега за пределами города в 50 км от г. Смоленска, на участке отсутствия влияния городов и локальных источников загрязнения воздуха.

Результаты исследований свидетельствуют о повышении на территории города концентраций практически всех показателей по сравнению с фоновыми значениями (табл. 6). Снег на территории города сильно загрязнен взвешенными веществами, имеет повышенную величину рН и минерализации,

а также более высокие концентрации соединений азота и нефтепродуктов. Широкие диапазоны изменения концентраций химических веществ указывают на мозаичную картину загрязнения снежного покрова в городе, при общей тенденции увеличения степени загрязненности от зеленых к транспортным зонам.

Величина рН увеличивалась от 4,94 в фоновой точке до 7,02 в транспортной зоне. Концентрация взвешенных веществ в снеге изменялась в среднем от 29,8 мг/дм3 в зеленой зоне до 338,3 мг/дм3 в транспортной зоне (от края дороги 5 метров), что от 12,4 до 141 раз выше, чем в фоновой точке. Величина суммы ионов изменялась в среднем от 48 мг/дм3 в зеленой зоне до 69 мг/дм3 в транспортной зоне (от края дороги 5 метров), что от 9,6 до 13,8 раз выше, чем в фоновой точке.

Таблица 6. Концентрации веществ в снежном покрове г. Смоленска за период 2008-2010 гг. (в числителе - минимальные и максимальные концентрации, в знаменателе - средние концентрации)

Городская Транспортная Транспортная

Показатель Фон зеленая зона. Жилая зона зона. 10 м от зона, 5 м от

парковая дороги дороги

4.84-5.0 5.00-7.16 5.9-8.14 5.44-7.68 5.78-8.63

зН 4.94 6.29 6.57 6,57 7.02

Ззвешенные 0.8-5.9 5.3-87.4 2.6-392.5 7,3-368,1 9.4- 1650.4

зещества. мг/дм3 2.4 29,8 66.1 107,1 338.3

"идрокарбонзтм. <10 - <10 <10-40 <10-43 <10-51 10-65

чг/дм3 <10 29 31 35 36

1.9-4.9 <0.5-11.8 <0.5-19.4 <0,5-10,9 <0.5-14.6

Сульфаты, мг/дм3 2.9 4.0 4.1 4.0 4.7

0.20-0.59 0.2-5.5 0.42-7.7 0.34-11,7 0.46-34.6

Хлориды, мг/дм3 0.35 1.2 1.4 2.1 4.0

<1.0-<1.0 <1.0-6.4 <1.0-6.9 1.0-9.43 1.0-13.8

<альций. мг/дм3 <1.0 1.9 2.6 3.3 5.2

0.18-0,36 0.13-2.07 0.22-4.62 0.21-3.16 0,22-3,65

Магний, мг/дм3 0.27 0.72 0.74 0.91 1.1

Натрий +Калий, 0.16-1.8 0.2-17,4 0.61-18.0 9.46-15.9 8.37-41,4

чг/дм' 1.2 11.2 12.2 12.8 17.9

~умма ионов, 2-7 5-71 4-80 11-80 20-156

аг/дм3 5 48 52 58 69

\зот аммонийный, 0.02-0.40 0.02-1.8 0.09-2.63 0.068-1.85 0.042-1.24

аг/дм' 0,36 0.55 0,75 0.59 0.47

4зот нитрнтный. <0.002-0.005 <0.002-0.039 0,004-0.045 0.004-0,050 0.004-0.070

иг/дм3 0.003 0.013 0.019 0.022 0.024

\зот нитратный. 0.31-0.40 0.27-0.69 0.21-1.12 0.15-0.87 0.17-1,38

иг/дм3 0.37 0.40 0.45 0,39 0.43

Нефтепродукты, <0.04-<0.04 <0.04-0,2 0.06-0.33 0.04-0.49 0.18-1.67

иг/дмЗ <0.04 0,1 0.14 0.18 0.67

Средние концентрации азота аммонийного изменялись от 0,47 мг/дм3 в транспортной зоне до 0,75 мг/дм3 в жилой зоне, максимальные концентрации в

этих зонах - от 1,24 до 2,63 мг/дм". Средняя концентрация азота аммонийного в фоновой точке - 0,36 мг/дм"'. Средние концентрации азота нитритного изменялись от 0,013 мг/дм"' в зеленой зоне до 0,024 мг/дм"1 в транспортной зоне (от края дороги 5 метров), максимальные концентрации в этих зонах - от 0,039 до 0,070 мг/дм3. Средняя концентрация азота нитритного в фоновой точке -0,003 мг/дм3. Средние концентрации азота нитратного по зонам изменялись незначительно и составили в среднем 0,4 мг/дм3, в фоновой точке - 0,37 мг/дм3. Максимальные концентрации в городе изменялись от 0,69 в зеленой зоне до 1,38 мг/дм3 в транспортной зоне.

Загрязнение снега нефтепродуктами в среднем изменялось от 0,10 мг/дм3 в зеленой зоне до 0,67 мг/дм ' в транспортной зоне (от края дороги 5 метров), максимальные концентрации в этих зонах - от 0,20 до 1,67 мг/дм3. В фоновой точке содержание нефтепродуктов ниже предела определения - <0,4 мг/дм3.

Слабо минерализованные осадки, не подверженные техногенному воздействию, имеют величину рН, близкую к 5,6. Большая часть проб снега (94,9 %) на территории города имела рН более 5,6. Наибольшую встречаемость (32,3 %) за весь период наблюдения имели пробы снега в диапазоне рН 6,6-7,0 (рис. 4).

4.8 5,2 5.6 6 6,4 6,8 7,2 7,6 8 8,4 8,8 ед. рН

Рис. 4. Встречаемость (в %) величины рН снега на территории г. Смоленска в зимние периоды 2008-2010 гг.

Повышение рН снега связано с пылевой нагрузкой, содержащей большое количество основных катионов, оказывающих подщелачивающее действие.

Анализ корреляционных зависимостей показал наличие связи величины рН с концентрациями гидрокарбонатов (Я=0,75), величиной суммы ионов (11=0,73), кальция (К=0,66). Корреляционной зависимости между рН и сульфат ионами, а также соединениями азота не обнаружено, что вероятно также связано с пылевой нагрузкой и, как следствие, нейтрализацией этих соединений в снежном покрове и в атмосферном воздухе на территории города.

Таким образом, проведенные нами исследования показали, что в загрязнении снега наиболее заметна роль взвешенных веществ, нефтепродуктов, азота аммонийного и нитритного.

Ручьи Чуриловский и Рачевка впадают в р. Днепр на территории г. Смоленска. Протекают полностью в пределах левобережной части территории города, ограничивая с запада (руч. Чуриловский) и востока (руч. Рачевка) центральную часть города. Площадь водосбора руч. Чуриловский -3,03 км2, длина - 2,5 км. Площадь водосбора руч. Рачевка - 4,76 км , длина -

3,2 км. Водосборы ручьев на большей части застроены многоэтажными жилыми зданиями. Зеленые насаждения сохранились в основном в долинах ручьев, в большей степени на их верхних и средних участках. Обследование водосборной территории показало наличие многочисленных свалок мусора в долинах ручьев и боковых оврагах. Поверхностный сток в долины ручьев и приуроченные к ним овраги неорганизован, что является одной из причиной развития эрозионных процессов.

Гидрохимические наблюдения проводились в 2008-2010 гг. в устьевой части ручьев. Сброс ливневых сточных вод ЗАО «Смоленская чулочная фабрика» осуществляется в устье руч. Рачевка. Створ наблюдений был организован до сброса сточных вод. По официальным данным другие организованные сбросы сточных вод в ручьи отсутствуют. Отбор проб проводился в межени, в первую неделю после схода снега, после выпадения ливневых и продолжительных дождей, осенью, перед установлением снежного покрова.

По химическому составу ручьи относятся к водным объектам повышенной минерализации (600-650 мг/дм3), гидрокарбонатного класса кальциевой группы. Анализ структуры ионно-солевого состава воды ручьев, по сравнению с водой р. Днепр, показал увеличение относительного содержания ионов 5042", СЬ", М£2+, Ыа++К+ и снижении ионов НС03~, Са2+ (табл. 7).

Таблица 7.Ионный состав воды ручьев и р. Днепр в г. Смоленске

Створ Годы Концентрация в экв., %

нсо,- БОЛ СЬ" Са2+ Ыа++К+

Руч. Чуриловский 2008-2010 гг. 33.9 8,8 7.2 23.7 18.2 8.1

Руч. Рачевка 2008-2010 гг. 32,6 8.5 7,4 22,6 21.9 5.5

р. Днепр выше г. Смоленска 2005-2012 гг. 40.9 4,9 3.4 33.1 17.7 0,0

Р. Днепр ниже г. Смоленска 2005-2012 гг. 41,1 5.0 3,9 34,5 14.7 0.8

Вода ручьев в период половодья и выпадения осадков характеризовалась как вода «средней жесткости» (4-8 мг-экв/дм3), в периоды меженей - «жесткая» (9,5-10,7 мг-экв/дм3). Величина рН в ручьях в среднем находилась в пределах 8,0-8,3.

За период 2008-2010 гг. наибольшее повышение концентраций загрязняющих веществ в воде ручьев по сравнению с р. Днепр отмечалось по N(N10 - 4-4,5 ПДК, N(N0,") -4,7-5,6 ПДК, N(N03") - 0,4-0,5 ПДК, Р(Р043") -1-1,8 ПДК. БПК5 - 3,7 ПДК. фенолам летучим - 2,2-2.4 ПДК, нефтепродуктам - 2-2,9 ПДК. АСПАВ - 0,4 ПДК (рис. 5).

6 5 4 3 -2 1 О

з 3 й з £ I

с: х

1П, ГШ.

О-

1щг

О <

оЧуриловский ручей > 'р.Днепр выше г.Смоленска —1 ПДК

■ Ручей Рачевка х □р.Днепр ниже г.Смоленска

Рис. 5. Кратность превышения ПДК средних за 2008-2010 гг. концентраций химических веществ в воде руч. Чуриловский, руч. Рачевка,

р. Днепр

В периоды после таяния снега и после ливневых дождей отмечалось значительное повышение в воде ручьев концентраций взвешенных веществ до 3621,8 и 1581,9,8 мг/дм3, органических веществ (по БПК5) - до 11,9 и 19,2 мг/дм3 (6,0 и 9,6 ПДК), нефтепродуктов - до 0,40 и 0,24 мг/дм3 (8.0 и 4,8 ПДК).

Результаты оценки степени загрязненности воды ручьев по индексу УКИЗВ представлены в таблице 8.

Таблица 8.УКИЗВ и класс качества* воды ручьев

Наименование водотока Год УКИЗВ Класс и разряд качества воды Критические показатели загрязненности воды

руч. Чуриловский 2008 2009 2010 5.96 5,90 5,47 4 «в» очень грязная 4 «в» очень грязная 4 «б» грязная ВПК 5, N (ЫН4), N (N02) ВПК 5, N (ЫН4), N (N0,) ВПК 5, N (ЫН4)

руч.Рачевка 2008 2009 2010 5,61 5,97 4,77 4 «б» грязная 4 «в» очень грязная 4 «а» грязная ВПК 5, N (NN4). N (N0,) ВПК 5, N (Ш4), N (ЖЬ)

* - без учета содержания меди и цинка

Результаты показывают, что вода ручьев центральной части города по степени загрязненности значительно превышает загрязненность воды реки Днепр ниже города. Вода ручьев относится к 4 классу качества воды «грязная» по классификации ФГБУ «Гидрохимический институт» (р. Днепр ниже г. Смоленска - 3 класс качества «загрязненная»). Критическими показателями загрязненности (более 10 ПДК) являются БПК5, N (Ш/), N (N02").

Река Ясенная - наиболее крупный приток Днепра в пределах г. Смоленска. Длина ее около 12 км. Площадь водосбора - 46,8 км". Река ограничивает значительную часть города с юга и запада, представляя хорошо выраженную естественную преграду для его роста в этих направлениях.

Исследования гидрохимического режима проводились в 2009-20 ¡0 гг. в верхнем течении р. Ясеиная в центре города (1 створ) и в нижнем течении ниже моста дороги Смоленск - Красный у д. Ясенная (2 створ) (рис. 6). По

официальным данным организованные сбросы сточных вод в районе 1 створа отсутствуют.

Рис. 6. Карта-схема расположения створов на р.

_ Граница водосбора А Свалки 111111 Ясенная

ав Гаражи

В ходе обследования состояния водосбора р. Ясенная установлено, что наибольшему антропогенному воздействию подвергся верхний участок бассейна реки. Склоны долины реки, местами почти до самого русла, застроены гаражами. На склонах долины большое количество оврагов с бытовым и строительным мусором. Местами встречаются свалки мусора непосредственно возле русла реки.

Анализ структуры ионно-солевого состава воды реки в створах показал увеличение в 1-ом створе относительного содержания ионов БО/", СЬ~, №++К+ и снижение ионов НС03~, Са2+, М§2+ (табл. 9).

Таблица 9.Ионный состав воды р. Ясенная в г. Смоленске

Створ Годы Концентрация в экв.. %

НСО,- 8042- СЬ~ Са"+ МГ*

1-й - в центре города 2009-2010 гг. 32.2 7.9 9.7 27.8 16.6 5.7

2-й - д. Ясенная 2009-2010 гг. 38.7 5.9 5.4 28.4 20.2 1,4

Величина жесткости в двух створах находилась в пределах -4,8 мг-экв/дм3. В 1-ом створе величина рН воды находилась в пределах 7,5-8,0, во 2-ом - 8,0-8,6. Содержание растворенного в воде кислорода в створах изменялось от 4,5 до 6,8 в первом створе и от 10,7 до 12,6 мг/дм3 во втором створе.

В 1-м верхнем створе, по сравнению со 2-м створом, отмечалось значительное повышение в воде реки практически всех компонентов химического состава. В среднем концентрации взвешенных веществ в 1-ом створе 74,2 мг/дм3, во 2-м створе - 13,5 мг/дм3, N(N1^) - 5.9 и 0.2 ПДК. N(N02") - 5,9 и 0.7 ПДК. N(N03") - 0,1 и 0,15 ПДК, Р(Р04'~) - 1,5 и 0,4 ПДК, железа общего - 3,9 и 2.1 ПДК, ХПК - 3,0 и 1,3 ПДК, БПК5 - 12,2 и 1,2 ПДК, фенолов летучих - 9,7 и 0,9 ПДК. нефтепродуктов - 2,3 и 0,8 ПДК, АСПАВ - от 0,5 и 0.1 ПДК (рис. 7).

сзр.Ясенная фон ар.Ясенная контроль —1 ПДК ®

Рис. 7. Кратность превышения ПДК средних за 2009-2010 гг. концентраций химических веществ в воде р. Ясенная в 1 -ом и 2-ом створах

В периоды после таяния снега и после ливневых дождей отмечалось значительное повышение в воде р. Ясенная в 1-м створе концентраций взвешенных веществ до 280,6 мг/дм3, органических веществ (по БПК5) - до 53,9 мг/дм3 (27 ПДК) азота аммонийного - до 3,51 мг/дм3 (9 ПДК), азота нитритного - до 0,33 мг/дм3 (16,5 ПДК), нефтепродуктов - до 0,32 мг/дм3 (6,4 ПДК).

Результат оценки степени загрязненности воды р. Ясенная в створах по индексу УКИЗВ показал высокую степень загрязненности в верхнем своре (класс качества - 4 «очень грязная», УКИЗВ - 6,24-6,29) и улучшение качества воды во втором створе (класс качества - 3 «загрязненная», УКИЗВ - 3,07-2,03).

Проведенные исследования свидетельствуют о значительном загрязнении р. Ясенная в верхнем створе, основная площадь водосбора которого располагается на городской территории. В нижнем створе, большая площадь водосбора которого находится на незастроенной пригородной территории, происходит существенное снижение степени загрязнения за счет разбавления сравнительно чистыми водами притоков.

Родники. Проведены исследования химического состава 22 родников расположенных, как на территории г. Смоленска в разных его зонах, так и за пределами города. Пробы воды отбирались в периоды летней и зимней меженей при небольших различиях в погодных условиях дней отбора и предшествующих периодов. По результатам исследований автора дебит разных родников на территории города варьирует от 3,2 до 241,9 м^/сут. Анализ результатов исследований показал, что худшие показатели химического состава воды имеют родники, находящиеся в центральной части города, для водосборов которых характерна наиболее плотная застройка.

Так, в роднике в долине водотока «Красный ручей», водосбор которого находится полностью в пределах центральной части города, отмечались превышения санитарно-гигиенических нормативов по нитратам 1,4 ПДК, марганцу - 2,2 ПДК, магнию - 1,2 ПДК, жесткости - ! ПДК. Величина суммы ионов составила 849-924 мг/дм'. Концентрация азота аммонийного в этом роднике - 0,52-0,63 мг/дм'\ что в 50-60 раз выше, чем в других родниках города. Также на порядок выше концентрация фосфат-ионов - 1,1-2,3 мг/дм1.

Напротив, источник «Марголинские ключи», находящийся в центральной части города, но имеющий значительную часть водосбора под зелеными насаждениями, имеет удовлетворительные показатели качества воды.

В 7 родниках из 17, расположенных на территории г. Смоленска, отмечалось превышение ПДК азотом нитратным до 1,8 ПДК.

Участие родников в питании Днепра в пределах города в целом незначительно, так как дебит их невелик. Качество воды родников чрезвычайно важно, в связи с использованием ее жителями города на питьевые нужды.

Глава 4. Разработка мероприятий по улучшению состояния малых водотоков г. Смоленска

Долгосрочный эффект улучшения качества воды в малых водотоках города можно достичь путем проведения полного комплекса общегородских мероприятий по повышению качества формирующегося на городских территориях стока совместно с мероприятиями по реабилитации конкретных водотоков. В перечень общих мероприятия, эффективность реализации которых скажется на улучшении состояния малых водных объектов городской территории, следует включить:

1. Проведение инвентаризации всех сбросов сточных вод на территории города, в т.ч. учет несанкционированных сбросов загрязненных сточных вод. На основании полученной информации создание базы данных учета количества и качества сточных вод на территории города.

2. Организацию системы мониторинга основных малых водотоков на территории города, с последующим внесением текущей гидрохимической информации в общую базу гидрохимических данных ФГБУ «Смоленский ЦГМС». Итоговые данные мониторинга следует включать в ежегодный «Доклад о состоянии и об охране окружающей среды Смоленской области».

3. Модернизацию городской системы ливневой канализации. По возможности направить воды поверхностного стока с городской территории в городской коллектор.

4. Регулирование поверхностного стока путем создания буферных зон, где очистка загрязненного стока может осуществляться в естественных условиях на почвенных фильтрах, в биологических прудах, на биологических плато, гидроботанических площадках.

5. Прекращение уплотнительной застройки на территории города на водосборах руч. Рачевка, Чуриловский, Кловский, Вязовенька. Это позволит предотвратить дальнейшее увеличение доли поверхностного стока, которое приводит к активизации во многих оврагах и балках эрозионных процессов и увеличению загрязнения водных объектов.

6. Осуществление берегоукрепительных, противооползневых и противоэрозионных мероприятий. Комплекс таких мероприятий позволит снизить, а в некоторых случаях и прекратить разрушение склонов и берегов.

7. Осуществление расчистки русел малых водотоков от наносов, бытового и строительного мусора.

8. Ликвидацию свалок мусора, расположенных на водосборной территории, с последующим восстановлением почвенного покрова. При этом, важен дальнейший контроль территорий с целью своевременного выявления и предотвращения появления новых свалок. Для этого, в первую очередь, необходимо обязать гаражные кооперативы следить за санитарным состоянием своих территорий.

9. Поддержание на необходимом уровне общего санитарного состояние города, проводя мероприятия по благоустройству его территорий.

10. Городской администрации оказывать активную поддержку Смоленским общественным движениям и экологическим организациям, деятельность которых направлена на поддержание чистоты городских территорий. К таким организациям можно отнести общественные движения «За чистый Смоленск» и Смоленское региональное отделение межрегиональной экологической общественной организации «ЭКА» - Зеленое движение России, которые проводят акции по очистке территорий г. Смоленска от мусора и несанкционированных свалок.

По данным рекогносцировочного обследования малых водотоков на территории г. Смоленска были составлены карты-схемы руч. Рачевка и Чуриловский, р. Ясенная, где отражено современное состояние водосборной площади: доля зеленых насаждении и городской застройки, расположение гаражей, мест со свалками мусора, очагов интенсивной эрозии, оползней и обвалов грунта. Пример составленной карты-схемы руч. Чуриловский показан на рисунке 8. Разработаны реабилитационные мероприятия, применительно к конкретным водотокам г. Смоленска, в частности восстановить пруд на р. Вязовенька и предусмотреть создание прудов на руч. Рачевка и Чуриловский, р. Ясенная.

В 2012 году ООО «Экология плюс» был разработан «Рабочий проект на устройство наносоулавлнвающих гидротехнических сооружений в г. Смоленске от устья р. Вязовенька до очистных сооружений СПУП «Горводоканал»» с целью предотвращения загрязнения р. Днепр стоком ручьев г. Смоленска. Согласно проекту, в устьевой части ручьев проектируются наносоулавливающие и наносоперегораживающие гидротехнические сооружения - устройства механической очистки. При разработке проекта были учтены рекомендации и использованы данные, полученные автором в ходе детального исследования малых водотоков и их водосборов. Проектируемые сооружения позволят, за счет максимального осаждения твердого стока, с которым поступает значительная часть загрязняющих веществ с урбанизированных водосборов, уменьшить влияние загрязненного поверхностного стока на р. Днепр в районе г. Смоленска. Снизить нагрузку по взвешенным веществам, нефтепродуктам, органическим веществам. При этом, необходимо предусмотреть возможность дальнейшей доочистки стока от специфических загрязняющих компонентов (растворенных форм нефтепродуктов, СПАВ, фенолов, аммонийного азота и т. д.).

Граница водосбора **" Интенсивная эрозия

- Зеленые насаждения Свалки мусора $ Места засылки вершин оврагов а

в гарэжи Стеор нв6лк«.ннн

— Оползни,оплывины. обвалы грунта

Рис. 8. Карта-схема руч. Чуриловский

ВЫВОДЫ

1. Анализ многолетних гидрохимических данных государственной сети наблюдений показывает, что с середины 90-х годов отмечается улучшение качества воды рек Смоленской области в районе городов по ряду показателей: хлоридам, сульфатам, азоту аммонийному и нитритному, фосфатам. БПК5, фенолам летучим, АСПАВ. Улучшение связано со снижением сброса загрязняющих веществ со сточными водами.

2. Общими тенденциями для всех рек является повышение величины рН, концентраций железа общего, магния, при снижении концентраций взвешенных веществ. Для бассейна р. Днепр также наблюдается тенденция снижения гидрокарбонатов и кальция.

3. Сравнительный анализ загрязненности рек по удельному комбинаторному индексу воды (УКИЗВ) по классификации ФГБУ «ГХИ» показывает, что для рек Смоленской области преобладают воды 3 класса качества «загрязненные». Приоритетными загрязняющими веществами, определяющими класс качества воды, по которым систематически превышаются ПДКрх. являются: органические вещества (ХПК и БПК5). азот

аммонийный и нитрнтный, железо общее, фенолы, нефтепродукты, медь. Наиболее высокий ежегодный уровень загрязнения по комплексным показателям отмечается для р. Вязьма ниже г. Вязьма.

3. Оценка роли поверхностного стока с территории городов на качество рек показывает, что доля поверхностного стока превышает нагрузку на реки по сравнению со сточными водами. Наибольшая степень загрязненности воды рек в створах ниже городов и доля поверхностного стока отмечается для рек с меньшим годовым стоком Вязьма и Вопец, а также для р. Днепр в районе г. Смоленска, где образуется наибольший по объему поверхностный сток. В р. Днепр в районе г. Смоленска основное количество взвешенных веществ, органических веществ и нефтепродуктов выносится с поверхностным стоком.

4. Вода малых водотоков центральной части г. Смоленска соответствует 4 классу качества - «грязная» (вода р. Днепр ниже г. Смоленска - 3 класса качества «загрязненная»). Основная причина загрязнения малых водотоков -загрязненный поверхностный сток. По сравнению с р. Днепр в воде малых водотоков г. Смоленска отмечается значительное повышение концентраций взвешенных веществ, азота нитратного, АСПАВ и превышение ПДКрх азотом аммонийным, азотом нитритным, фосфатами, органическими веществами (по БПК5), магнием, фенолами, нефтепродуктами.

5. Загрязнение снежного покрова в г. Смоленске характеризуется мозаичной картиной, при общей тенденции увеличения степени загрязненности от зеленых к транспортным зонам. На территории города величина рН смещена в щелочную сторону, что обусловлено влиянием пылевой нагрузки на кислотно-щелочные свойства снега. Корреляционной зависимость величины рН от концентраций сульфатов и соединений азота не обнаружена. Отмечается загрязнение снега взвешенными веществами, нефтепродуктами, азотом аммонийным и нитритным.

6. Разработаны мероприятия с целью улучшения экологической ситуации в г. Смоленске, а именно улучшения состояния малых городских водотоков. В первую очередь такие мероприятия должны проводиться на руч. Рачевка, руч. Чуриловский, р. Ясенная, р. Вязовенька. В перечень мероприятий необходимо включать ликвидацию свалок мусора и устранение возможностей для дальнейшего скопления мусора в эрозионных формах рельефа. Не допускать дальнейшего строительства гаражей в долинах ручьев и балках. Предусмотреть создание прудов-отстойников на руч. Рачевка и Чуриловский, р. Я сенная. Восстановить пруд на р. Вязовенька. Реализовать в ближайшее время строительство наносоперехватывающих гидротехнических сооружений в устьях руч. Рачевка, руч. Чуриловский, р. Вязовенька.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Анкинович И.В. Оценка степени загрязненности поверхностных вод Смоленской области по гидрохимическим показателям // Известия Смоленского государственного университета. - Смоленск, 2011. - № 2 (14). -С.72-83

2. Анкинович И.В., Шкаликов В.А. Основные показатели химического состава снега на территории города (на примере г. Смоленска) // Известия Смоленского государственного университета. - Смоленск, 2012. - № 2 (18) - С.417-428

3. Анкинович И.В., Шкаликов В.А. Влияние стоков с территории г. Смоленска на гидрохимический режим малых водотоков // Вода: химия и экология, 2012. -№10.-С. 99-105

4. Анкинович И.В. Влияние стоков с территории малого города на гидрохимический режим реки (на примере р. Западная Двина, г. Велиж) // Известия Смоленского государственного университета. - Смоленск, 2012. — № 4 (20). - С.336-345

Статьи в научных журналах и сборниках

1. Шкаликов В.А., Анкинович И.В., Колпнева О.И. Экологические проблемы малых рек городской территории (на примере р. Вязовеньки г.Смоленска) // Смоленщина: триста лет перемен (к 300-летию образования Смоленской губернии). Сборник научных статей. - Смоленск: Универсум, 2008. - С.151-159

2. Шкаликов В.А., Анкинович И.В. Изменение гидрохимического режима р.Днепр под влиянием стоков с территории г.Смоленска // И.И. Орловский и современные проблемы краеведения. Мат. Всерос. научно-практич. конф. 24 сентября 2009 г. - Смоленск: Универсум, 2009. - С. 491-511

3. Шкаликов В.А., Анкинович И.В. Экологическое состояние основного малого водотока г.Смоленска - р.Ясепная // Идеи В.В. Докучаева и современные проблемы развития природы и общества: Мат. III Междуиар. научно-практич. конф. 27-28 мая 2010 г. - Смоленск: Универсум, 2010. - С. 114-124

4. Шкаликов В.А., Анкинович И.В. Влияние Дорогобужского промышленного комплекса на гидрохимический режим р.Днепр // Творческое наследие В.В. Докучаева и современность. Мат. Всерос. научно-практич. конф. молодых ученых 19-20 мая 2011 г. - Смоленск: Универсум, 2011. - С. 240-257

5. Анкинович И.В., Шкаликов В.А. Влияние стоков с городской территории на гидрохимический режим реки (на примере р.Вязьма) // Псковский регионологический журнал. - Псков, ПГПУ, 2011. - №12 - С. 76-85

6. Анкинович И.В., Шкаликов В.А. Влияние стоков с города Сафоново на гидрохимический режим р. Вопец // Науки о Земле на современном этапе: Материалы V Международной научно-практической конференции (25.07.2012). - М.: Спутник+, 2012. - С. 61-69

7. Шкаликов В.А. Анкинович И.В. Химический состав основных источников подземных вод территории г.Смоленска // Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук, 2013. - № 5 - С. 448-454

Подписано в печать 05.) 1.2013 г.

Усл.п.л. - 1.5 Заказ №17407 Тираж: 100 экз.

Когшцентр «ЧЕРТЕЖ.ру» ИНН 7701723201 107023, Москва, ул.Б.Семеновская 11, стр.12 (495) 542-7389 www.chertez.ni

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Анкинович, Инна Валерьевна, Москва

СМОЛЕНСКИЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Изменение гидрохимического режима рек под влиянием стока с урбанизированных территорий Смоленской области

Специальность 25.00.36 - Геоэкология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата географических наук

На правах рукописи

04201364739

Анкинович Инна Валерьевна

Научный руководитель -доктор географических наук, профессор Шкаликов Виктор Андреевич

Москва, 2013

ВВЕДЕНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ВЛИЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ............................................................ 9

1.1. Изученность влияния урбанизированных территорий на гидрохимический режим рек........................................................................... 9

1.2. Материалы и методы исследования................................................................................20

1.3. Особенности метеорологических условий периода наблюдений.... 23

1.4. Особенности гидрологического режима рек и тенденции изменения годового стока......................................................................................................................^

ГЛАВА 2. ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК СМОЛЕНСКОЙ ОБЛАСТИ........................................................................................................ 29

2.1. Общие сведения о загрязненных сточных водах предприятий..........................................................................

2.2. Оценка нагрузки на реки сточными водами предприятий................ 35

2.3. Гидрохимический режим рек под влиянием стоков с территории городов......................................................................................................... 39

2.3.1. Река Западная Двина - г. Велиж................................................. 40

2.3.2. Река Сож - пгт. Хиславичи..................................................................................................................46

2.3.3. Река Вязьма - г. Вязьма..............................................................................................................................53

2.3.4. Река Вопец - г. Сафонове........................................................................................................................60

2.3.5. Река Днепр - пгт. Верхнеднепровский, г. Дорогобуж............................67

2.3.6. Река Днепр - г. Смоленск............................................................

2.4. Оценка степени загрязненности воды рек Смоленской области по комплексным гидрохимическим показателям................................. ^

2.5. Характеристика поверхностного стока с территории городов......... 88

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕРРИТОРИИ Г. СМОЛЕНСКА НА ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ............... 93

3.1. Основные показатели химического состава снега на территории

г. Смоленска...................................................................................

3.2. Ручьи Чуриловский и Рачевка................................................. ЮЗ

3.3. Река Ясенная.................................................................... НО

3.4. Химический состав воды родников на территории г. Смоленска. 116

ГЛАВА 4. РАЗРАБОТКА МЕРОПРИЯТИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ ВОДОТОКОВ Г. СМОЛЕНСКА.................... 120

4.1. Общегородские мероприятия на территории г. Смоленска........... 120

4.2. Мероприятия по реабилитации малых водотоков............................ 122

ВЫВОДЫ.............................................................................. 132

ЛИТЕРАТУРА.......................................................................................... 134

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1. Распределение месячных сумм осадков в среднем для

Смоленской области за период 1980-2011 гг................................................ ^^

Приложение 2. Сброс загрязняющих веществ со сточными водами за

2009 год...................................................................................... 151

Приложение 3. Сброс загрязняющих веществ со сточными водами за

2010 год...................................................................................... 152

Приложение 4. Сброс загрязняющих веществ со сточными водами за

2011 год....................................................................................... 153

Приложение 5. Сброс загрязняющих веществ по данным отчета 2-ТП

(водхоз) (средние данные за период 2009-2011 гг.)..................................... ^^

Приложение 6. Показатели химического состава воды руч. Чуриловский 155 Приложение 7. Показатели химического состава воды руч. Рачевка........ 157

Приложение 8. Показатели химического состава воды р. Ясенная в

верхнем течении............................................................................... ^^

Приложение 9. Показатели химического состава вод р. Ясенная в

нижнем течении...............................................................................................

Приложение 10. Основные сведения о наиболее известных родниках

г. Смоленска............................................................................

Приложение 11. Показатели химического состава воды родников г. Смоленска (номера в таблице соответствуют номерам приложения 10) Приложение 12. Показатели химического состава воды родников г. Смоленска по данным Управления Роспотребнадзора по Смоленской области................................................................................... ^^

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования.

В соответствии с целью работы решались следующие задачи:

- проанализировать изменения гидрохимического режима рек Смоленской области по данным Росгидромета за многолетний период (1980-2012 гг.);

оценить степень загрязненности рек Смоленской области по комплексному показателю (удельному комбинаторному индексу загрязненности воды - УКИЗВ);

- оценить роль поверхностного стока с территории городов на качество воды рек;

Предмет исследования. Качество речных вод и поверхностного стока с урбанизированных территорий.

Основные защищаемые положения.

1. Результаты оценки качества вод малых водотоков на территории г. Смоленска по гидрохимическим показателям.

Научная новизна работы.

4. Проведена оценка степени загрязнения основных родников г. Смоленска.

Практическая значимость.

сооружений в г. Смоленске от устья р. Вязовенька до очистных сооружений СПУП «Горводоканал»» (акт внедрения от 08.10.2012).

Автор выражает глубокую благодарность за постоянную помощь в работе научному руководителю, д.г.н., профессору Шкаликову Виктору Андреевичу. Кроме того, автор благодарит за помощь начальника ФГБУ «Смоленский ЦГМС» В.А. Петухова, сотрудников лаборатории мониторинга загрязнения окружающей среды ФГБУ «Смоленский ЦГМС» О.М. Кулагину, Т.Ф. Михееву, H.H. Ульянову, A.B. Азаренок за помощь в отборе проб и выполнении анализов, а также

A.Г. Новикова, В.Г. Сабурова, А.Н. Сабурову, Е.В. Ермакову за помощь в проведении полевых исследований. Автор также выражает свою благодарность

B.В. Архипову за помощь и полезные обсуждения результатов работы.

ГЛАВА 1

ИЗУЧЕННОСТЬ ВЛИЯНИЯ УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЙ НА ГИДРОХИМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РЕК И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Изученность влияния урбанизированных территорий на гидрохимический режим рек

Гидрохимические исследования природных вод в XIX и начале XX века проводились с целью их хозяйственно-бытового использования, применения в промышленности, на транспорте, с целью бальнеологической оценки вод минеральных источников. До 30-40-х годов 20 века теоретические и прикладные исследования в области гидрохимии были связаны с изучением химического состава практически незагрязненных природных вод. Изучение рек в то время проводили в рамках экспедиционных исследований, носящих общегеографический характер.

Антропогенное воздействие на природную среду, в том числе и на водные объекты, стало резко возрастать во второй половине XX века в результате существенно возросших темпов научно-технического прогресса. С этого времени в промышленно развитых регионах страны началось прогрессирующее загрязнение речных вод индустриальными и сельскохозяйственными стоками. Это вызвало необходимость в изучении изменений гидрохимического режима рек, обусловленных антропогенным воздействием. На большей части страны объемы поступления в реки сточных вод разной степени очистки возрастали вплоть до начала 90-х годов. Снижение объема производственных и сельскохозяйственных стоков во многих регионах с начала 90-х годов не снизило остроту проблемы загрязнения речных вод.

В настоящее время наиболее полноценный мониторинг за уровнем загрязнения поверхностных вод осуществляется в рамках Государственной сети наблюдений за состоянием природной среды (ГСН) Федеральной службой России по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды [85]. Действующая система мониторинга, основоположником которой является Ю.А. Израэль [47], позволяет получать репрезентативную, достоверную, сопоставимую

гидрохимическую информацию. Анализ многолетних данных мониторинга загрязнения поверхностных вод на территории Российской Федерации показывает, что неблагоприятное качество речных вод наблюдается, как правило, в местах проживания большей части населения страны (урбанизированные территории, промышленные зоны, портовые города) [85].

Вопросы влияния урбанизированных территорий на поверхностные воды рассмотрены в работах O.A. Алекина, В.Е. Водогрецкого, Б.М. Доброумова, О.В. Кадацкой, A.B. Караушева, В.В. Куприянова, М.И. Львовича, А.М. Никанорова, Г.К. Парфеновой, О.Г. Савичева, Ю.Е. Саета, Б.Г. Скакальского, Б.С. Устюжанина, Г.М. Черногаевой и др. [2, 20, 21, 23, 35, 50, 62, 64, 67, 68, 74, 75, 77, 95, 110, 118, 126]. В работах этих исследователей показано, что урбанизация территории ведет к коренным преобразованиям структуры водного баланса, к нарушению естественной связи между поверхностными и подземными водами, к ухудшению качества речных вод.

На городских территориях, главным образом, сброс загрязненных производственных и хозяйственно-бытовых сточных вод, а также загрязненный поверхностный сток с городских территорий приводят к ухудшению качества речных вод.

Для производственных сточных вод характерно большое разнообразие по объему, качественному и количественному содержанию загрязняющих веществ, что зависит от мощности каждого предприятия, технологии производства и степени очистки сточных вод. Исследования состава производственных сточных вод и степени их воздействия на водотоки, представленные во многих работах [1, 11, 65, 66, 80, 89, 94, 114 и др.], свидетельствуют о значительном загрязнении рек в результате сброса производственных сточных вод как минеральными, так и органическими веществами.

Исследования состава хозяйственно-бытовых сточных вод и их влияния на качество водотоков опубликованы в работах [51, 89, 98, 117, 139, 151]. Степень влияния этих вод зависит от их объема и концентрации загрязняющих веществ. Основными загрязняющими веществами бытовых стоков являются органические

вещества, биогенные элементы, СПАВ, бактериальное загрязнение. Объем бытовых сточных вод зависит от количества населения, проживающего в домах с канализацией, удельных норм бытового водопотребления и водоотведения. Исходя из того, что бытовые сточные воды имеют сравнительно постоянный качественный состав, концентрацию загрязняющих веществ в них

Информация о работе

Анкинович, Инна Валерьевна
кандидата географических наук
Москва, 2013
ВАК 25.00.36

Диссертация

Изменение гидрохимического режима рек под влиянием стока с урбанизированных территорий Смоленской области - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы