Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Развитие теории и методов оценки загрязнения речных вод

ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Развитие теории и методов оценки загрязнения речных вод"

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

□□344Э367

На правах рукописи

КОЛЕСНИКОВА ЕВГЕНИЯ ВЛАДИМИРОВНА

РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ И МЕТОДОВ ОЦЕНКИ ЗАГРЯЗНЕНИЯ РЕЧНЫХ ВОД

Специальность 25 00 36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

1 6 ОПТ 2008

Санкт-Петербург 2008

003449367

Работа выполнена на кафедре Прикладной экологии Российского государственного гидрометеорологического университета

Научный руководитель

доктор географических наук, профессор Шелутко Владислав Аркадьевич

Официальные оппоненты

доктор географических наук, профессор Малинин Валерий Николаевич

кандидат химических наук, доцент Скорик Юрий Иванович

Ведущая организация Санкт-Петербургский Государственный Университет

Защита состоится чй » О^/ТШ^р^ 2008 г в¿¿^часов^Г?минут на заседании диссертационного совета Д 212 197 03 в Российском государственном гидрометеорологическом университете по адресу 195196, Санкт-Петербург, пр Металлистов, д 3, аудитория 406

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Российского государственного гидрометеорологического университета

Автореферат диссертации разослан » 008 г

Ученый секретарь диссертационного совета ____—

доктор технических наук, профессор _

Бескид П П

Общая характеристика работы Актуальность темы. Одним из ведущих направлений геоэкологии является изучение влияния антропогенных воздействий на природную среду и ее компоненты В большой степени это влияние сказывается на водных ресурсах, особенно в изменении их качественных характеристик вследствие загрязнения сточными водами и непосредственным поступлением загрязняющих веществ в русла рек и водоемов с территорий водосборных бассейнов

Геоэкологические исследования по определению антропогенного влияния на качественные характеристики вод рек и озер во многом опираются на имеющиеся ряды данных гидрохимических наблюдений До 1989 г эти данные, в том числе данные первичных наблюдений публиковались в полном объеме в ежегодниках С 1990 г публикуются лишь сведения о средних годовых концентрациях загрязняющих веществ, рассчитанные по данным первичных наблюдений Именно эта информация используется в настоящее время как для характеристики экологического состояния рек и водоемов, так и для оценки динамики развития процессов их загрязнения во времени

Однако в последнее время выявился целый ряд фактов, которые ставят под сомнение надежность и репрезентативность данных о средних годовых концентрациях загрязняющих веществ в реках Так например, на основе анализа изменений средних годовых концентраций биогенных веществ по длине р Невы были получены противоречивые результаты об изменении стока этих загрязняющих веществ по длине реки Как было установлено, наибольшие значения стока биогенных веществ в Неве наблюдаются в ее среднем течении при входе в г Санкт-Петербург По многолетним данным, вниз по течению, в пределах городской черты, поток биогенных веществ резко уменьшается на 30 - 40% (Торо-пова, 2007) «Очищающую» способность города не удалось объяснить ни физическими, ни биохимическими процессами

В связи с эгим возникла необходимость в проверке и уточнении методики оценки средних годовых концентраций загрязняющих веществ, и в частности, ее соответствии особенностям данных гидрохимических наблюдений Актуальность этой проблемы определяется тем, что от ее решения во многом зависит обоснованность выводов и прогнозов относительно экологического состояния рек и водоемов Именно это определило направление и содержание данной работы

Цель работы заключается в усовершенствовании методов оценки загрязнения речных вод на основе учета особенностей геоэкологической информации

Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи

1 Анализ современных методов оценки антропогенного влияния на речные экосистемы по литературным источникам

2 Анализ особенностей геоэкологической информации на примере временных рядов гидрохимических наблюдений на реках

3 Разработка теоретических основ учета водности при оценке степени загрязнения речных вод при наличии и отсутствии наблюдений за расходами воды

4 Разработка и апробация методики оценки влияния учета водности рек на точность определения их средней годовой концентрации

5 Разработка и апробация методики оценки влияния числа измерений концентраций загрязняющих веществ в год на точность определения их средней годовой концентрации

6 Разработка комплекса приемов оценки гидрохимического баланса на участке реки в условиях высокой антропогенной нагрузки как интегрального метода контроля гидрохимической информации

Методы исследования и исходные материалы Данные для анализа были получены численными методами на основе статистической обработки исходной информации При анализе использовался метод территориальных обобщений и метод гидрологической аналогии

В работе используются данные наблюдений по рекам Охта и Великая за концентрациями тяжелых металлов меди (Си2+), марганца (Мп2+), свинца (РЬ2+), ртути (Ь^2+), хрома общего (Сг0бщ), никеля (№2+) и железа общего (Р0бщ) Данные предоставлены СевероЗападным межрегиональным территориальным управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (СЗУГМС), Санитарно-эпидемиологической станции Красногвардейского района (СЭС), ОАО НИИ «Химволокно» и ОАО «Пластполимер» Также в работе использовались данные Невско-Ладожского бассейнового водного управления (НЛБВУ) и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" о годовых сбросах тяжелых металлов со сточными водами промышленных предприятий в бассейн р Охты Кроме того, в работе были использованы данные о водности рек Охта, Великая, Нева и Сестра

Научная новизна исследований заключается в том, что

1 На основе разработанной методики впервые показано, что неучет водности рек при отборе проб для химического анализа приводит к большим погрешностям при оценке средних годовых концентраций загрязняющих веществ, сопоставимых в ряде случаев со значениями ПДК, что существенно влияет на результаты оценки загрязнения речных вод

2 Впервые предложена методика по учету водности при расчетах средних годовых концентраций загрязняющих веществ для случая отсутствия наблюдений за расходами воды на данном пункте

3 Доказано, что изменение числа проб для химического анализа в различные годы существенно влияет на результаты расчетов средних годовых концентраций загрязняющих веществ При этом возможные погрешности за счет уменьшения числа проб могут превышать значения ПДК рассматриваемых элементов

4 Впервые выполнен расчет и анализ гидрохимического баланса для низовья р Охты

В ходе работы над диссертацией были сформулированы и обоснованы следующие основные положения, которые выносятся на защиту

1 Методика и результаты оценки влияния учета водности рек на точность расчета средних годовых концентраций загрязняющих веществ

2 Методика и результаты оценки влияния количества проб воды для химического анализа в год и их внутригодового распределения на точность определения средних годовых концентраций загрязняющих веществ

3 Методика и рекомендации по минимизации погрешностей расчета средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках, возникающих при неучете водности и неоднородности рядов наблюдений по числу измерений в год

4 Комплекс приемов и результаты оценю! баланса тяжелых металлов в низовье р Охты

Практическое значение полученных результатов. Разработанные методики позволяют оценить погрешности расчета средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках, возникающих при использовании принятых методов без учета водности во время отбора проб и при разном количестве измерений в год

Рекомендации, приведенные в работе, позволяют снизить методические погрешности при обработке геоэкологической информации Так, разработана методика по учету водности при расчетах средних годовых концентраций загрязняющих веществ при отсутствии наблюдений за расходами воды на данной реке Кроме того, разработаны рекомендации по учету неоднородности рядов наблюдений по числу измерений концентраций загрязняющих веществ в год при оценке динамики загрязнения рек во времени

Впервые рассчитан баланс тяжелых металлов на участке р Охты в черте г Санкт-Петербурга Оценен вынос тяжелых металлов р Охтой в р Неву

Апробация работы. Все положения и результаты исследований неоднократно докладывались и обсуждались на итоговых сессиях ученого совета РГГМУ (2004, 2005, 2006), на Международных научных конференциях «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (1999, 2005, 2006), на Санкт-Петербургской Ассамблее молодых ученых и специалистов (2002, 2004), на VI Всероссийском гидрологическом съезде (2004), на научно-практической конференции «Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей» (2005), на VIII Международном экологическом форуме «День Балтийского моря» (2007), на Научной сессии, посвященной 90-летию кафедры гидрологии суши СПбГУ (2008) и других Кроме того, основные положения диссертации были доложены на научной конференции в Национальном автономном университете Мексики (НАУМ), институте Географии (2006) и на научном семинаре в НАУМ в институте Геологии (2007)

По теме диссертации были получены Гранты «Санкт-Петербургского конкурса грантов для студентов, аспирантов, молодых ученых и специалистов» (1995,1998, 2000, 2001, 2002 и 2004) Также основные положения работы были представлены в гранте Министерства образования и науки Российской федерации по аналитической и ведомственной целевой программе «Развитие научного потенциала высшей школы» Проект «Научно-методическое обеспечение научного и образовательного сотрудничества с национальным автономным университетом Мексики по направлению «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон и управление качеством городской среды» 2006-2008 РГГМУ ФП №2392 Мексика

Публикации. Основные положения работы опубликованы в 8 статьях и 17 тезисах докладов Всего по теме диссертации опубликовано 25 работ, из них 1 статья в журнале из списка ВАК

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав и выводов, изложена на 143 страницах, включает 34 рисунка и 28 таблиц Список использованных источников включает 115 наименований

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, определены цель и задачи исследования, показана научная новизна и практическая значимость исследований

В первой главе «Анализ теории и применения методов оценки загрязнения водных объектов по гидрохимическим показателям» проведен анализ литературных источников посвященных исследованиям в данной области геоэкологии Среди работ такого плана нужно выделить труды О А Алекина (1950, 1964, 1970), Б Г Скакальского (1979, 1982, 1988, 1996), В В Дмитриева (1995, 1999, 2000, 2004), ЛНГорева (1985),

6

В В Фадеева (1989), AM Никанорова (1984, 1985, 1989, 1991, 2001, 2003), АС Шайна, (1984), В А Шелутко (1991, 2002, 2003, 2004), ГТ Фрумина (1994, 1998, 2000), МП Максимовой (1982), В И Кореневой (1989), ВИПелешенко (1975, 1985), ВИМанихина (2001), а так же зарубежных авторов DubianokSA (2003), Martin J M (1979), Oskam G (1995), Walling D E (1987), Brown (1970), Dimus, (1987), Landwehr (1974) В результате анализа литературных источников показана необходимость последующих исследовании и методологических разработок по оценке состояния водных объектов в условиях растущего техногенного влияния

В главе дается анализ проблем, возникающих при использовании осредненных характеристик в практике геоэкологических исследований Так, как правило, в рядах наблюдений количество измерений концентраций загрязняющих веществ (ЗВ) в разные годы различно, для рек Санкт-Петербурга оно меняется от 1 до 12 в год На необходимость учета неоднородности рядов наблюдений по числу измерений впервые обратил внимание Б Г Скакальский в своей докторской диссертации (Скакальский, 1996) Между тем вопрос о степени влияния неоднородности исходных рядов по числу измерений в год и по их внутригодовому распределению на оценки средних годовых значений концентраций ЗВ и их числовых характеристик изучен пока недостаточно

Важно также обратить внимание на то, что при вычислении средних годовых концентраций как среднеарифметических, не учитывается водность реки во время отбора проб Однако, как показано в главе 4, использование метода оценки средней годовой концентрации как среднего арифметического значения, возможно лишь при постоянном значении расходов воды в течение года, что в природе не наблюдается

Для повышения надежности гидрохимической информации и отчетов о водопользовании, необходим унифицированный контроль гидрохимических показателей качества природных и сточных вод Одним из эффективных методов контроля информации о водопользовании является составление гидрохимического баланса (Никаноров, 1991) Оно позволяет осуществить контроль над системой наблюдений за химическим составом воды, позволяет оценить вклад отдельных составляющих в общий поток ЗВ, попадающих в реку и дать рекомендации по усовершенствованию методики наблюдений (Скакальский и др, 1982, Колесникова, 1979, Щеголькова, 2006)

Во второй главе «Объекты исследования» производится описание объектов исследования, приводится краткая физико-географическая характеристика районов исследования, его хозяйственная освоенность, гидрохимическая и санитарная характеристика бассейнов исследуемых рек, а так же их гидрологическая характеристика

Объектами исследования в работе являются р Охта и ее притоки, протекающие по территории Санкт-Петербурга и р Великая, протекающая по территории Псковской области

Р Охта была выбрана для исследований как типичный городской водоток, протекающий в густонаселенном районе с большим количеством промышленных предприятий Ежегодные сбросы сточных вод в р Охту составляют до 50 млн м3 Являясь притоком р Невы, р Охта привносит большое количеств ЗВ в главную водную артерию города, что особенно важно, учитывая расположение Главной водозаборной станции Санкт-Петербурга - в нескольких сотнях метров ниже устья р Охты

На р Охте проводятся как гидрохимические, так и гидрологические наблюдения Таким образом, данный водный объект является одним из самых изученных водотоков Санкт-Петербурга Поэтому основные исследования проводятся на информационной базе по р Охте Однако, данный водоток, как и многие другие на урбанизированных территориях, зарегулирована в нижнем течении водохранилищем Для исключения возможного искажения гидрологической информации, в главе 4 при исследовании учета водности при расчетах средних годовых концентраций, кроме расчетов по р Охте, параллельно так же были проведены исследования по четырем постам на р Великой г Псков и г Остров, верхние и нижние створы за 1969-1989 гг Здесь створы отбора проб воды для химического анализа совпадают с гидростворами и отсутствует регулирование стока

В третьей главе «Характеристика исходных данных» приводится характеристика исходных данных, используемых в работе, а так же расчеты по их обработке, восстановлению рядов наблюдений по общепринятым методам

В работе используются данные наблюдений за гидрохимическим и гидрологическим режимами, проводимых Северо-Западным Управлением по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (СЗУГМС) на реках Охта и Великая за период с 1969 по 2001 годы

В работе использовались внутригодовые данные и средние годовые значения концентраций тяжелых металлов (ТМ) в р Охта-устье полученные СЗУГМС, за период 19691998 гг (пункт 1, рис 1) Так же в работе были использованы данные химического анализа Санитарно-эпидемиологической станции Красногвардейского района (СЭС) (пункты 1 и 2, рис 1 и 2) Кроме того, для расчетов использовались эпизодические наблюдения за химическим составом вод р Охты ОАО НИИ «Химволокно» (пункты 3, 4 и 5, рис 1) и ОАО «Пластполимер» (пункт 6, рис 1)

Также в работе использовались данные НЛБВУ и ГУП "Водоканал Санкт-Петербурга" о годовых сбросах ТМ в составе сточных вод промышленными предприятиями в р Охту на участке от плотины Охтинского водохранилища до устья реки, и ее притоки за период 1996 - 2001 гг

По р Великой в работе использовались поэлементные ряды наблюдений СЗУГМС за содержанием ТМ в г Псков (верхний и нижний створы) и г Остров (верхний и нижний створы) за период 1969-1989 гг

Кроме гидрохимической информации в работе были использованы данные по водности рек Охта и Великая По р Охте за 1969 - 1993 гт использовались данные СЗУГМС по посту д Ново-Девяткино В 1994 г пост был закрыт, поэтому все последующие значения расходов воды по данному объекту были получены аналитическим путем по рекам аналогам по уравнению регрессии По р Великой в работе использовались данные СЗУГМС о внутригодовых расходах воды, измеренных в четырех створах р Великая -г Псков, верхний и нижний створы и р Великой - г Остров, верхний и нижний створы за 1969 — 1989 гг Расходы воды измерялись в момент взятия проб воды для химического анализа и в тех же створах

Четвертая глава «Анализ влияния учета водности рек на точность расчета средних годовых значений концентраций загрязняющих веществ» посвящена исследованиям по оценке влияния учета водности рек на точность расчета средних годовых значений концентраций ЗВ В настоящее время для оценки средних годовых концентраций ЗВ в речном стоке в основном используются два метода В первом средняя годовая концентрация рассчитывается как средневзвешенное по водности, таким образом, учитывается водность реки в период отбора проб на химический анализ Во втором методе расчетная величина средней годовой концентрации определяется без учета водности, как среднее арифметическое значение по всем измеренным за год значениям концентраций в год В практике геоэкологических расчетов наибольшее распространение, особенно для малых рек, получил второй метод Однако в данной главе было показано, что второй метод имеет достаточно существенное ограничение, так как в нем заведомо принимается, что расходы воды в течение года на рассматриваемом объекте являются постоянными, что не соответствует действительности В то же время как первый метод, учитывающий водность реки в момент взятия проб, является физически обоснованным и, следовательно, расчеты по нему дают оптимальные результаты

Для анализа погрешностей расчетов средних годовых концентраций ЗВ, возникающих при отсутствии учета водности, в данной главе была предложена система оценки влияния учета водности рек на точность расчета средних годовых значений концентраций

ЗВ По всем исходным рядам данных были рассчитаны последовательности значений средних годовых концентраций ТМ, вычисленных как средневзвешенные - по первому методу и как среднеарифметические - по второму методу Первые, исходя из полученных выше выводов, принимались в качестве эффективных оценок действительных значений средних годовых концентраций Исходя из этого, погрешности расчетов (Д) средних годовых концентраций за счет неучета водности определялись как разность значений концентраций, полученных при расчете по методу 2 - и по методу 1 - Я«, то есть

Д,=5в1-5в> (1)

где I - порядковый номер года Относительная погрешность вычисляется по формуле

¿> 100% (2)

Как показал анализ полученных результатов, погрешности расчета средних годовых концентраций за счет неучета водности могут быть весьма значительны Так, для р Охты погрешность расчета средних годовых концентраций за счет неучета водности варьирует от -25% до 170% Максимальная погрешность — 170% - наблюдалась по меди в 1971 г В абсолютном значении эта погрешность составляет 32 мкг/дм3, что в 32 раза превышает ПДК для рыбохозяйственных водных объектов

Для р Великой погрешности вычисления средних годовых концентраций за счет неучета водности изменяются - от -60% до 500% Таким образом, максимальная погрешность - 500% - марганец, 1987 г , в абсолютном значении составляет 0,19 мг/л, что в 19 раз превышает ПДК для рыбохозяйственных водных объектов

Таким образом, погрешности вычисления средних годовых концентраций ТМ без учета водности могут приводить к серьезному искажению анализа загрязнения реки как в отдельные годы, так и за многолетний период, например при анализе трендов средних годовых концентраций

Для более общей характеристики возможных погрешностей расчета средних годовых концентраций без учета водности ( 5 ) был проведен анализ кривой обеспеченности по общему для двух рек ряду относительных погрешностей 5, рассчитанных в процентах от (рис 3) Как видно из графика, погрешности вычисления средних годовых концентраций ТМ без учета водности (с положительным или отрицательным знаком) в 5% случаев превысят 200% и в 20% случаев - превысят 90%

й105ТАТ V.2.О

Р. Охта и р. Великая

0.01 0.1 1 5 Ю 20 30 40 5060 70 80 90 95 99 99.9 99.99

Вероятность повторения Р в процентах

Рис. 3. Кривая обеспеченности по общему ряду относительных погрешностей 3 (%) по рекам Охта и Великая.

Так же из рисунка 3 можно видеть, что по обеим рекам, при вычислении средних годовых концентраций без учёта водности, в разные годы происходит как завышение, так и занижение результата. Причём положительные погрешности достигают больших значений, чем отрицательные. Это связано с тем, что для исследуемых рядов наблюдений, максимальные значения измеренных концентраций ТМ чаще всего относились к периодам низкой водности, то есть наблюдались при расходах воды, которые значительно ниже средних годовых. В этом случае приписывание меженным концентрациям значений средних годовых расходов, естественно приведёт к существенному завышению средних годовых концентраций. Действительно, как показали исследования, подробно изложенные в главе 5, в период меженей и паводков на реках Санкт-Петербурга наблюдается обратная зависимость между водностью и концентрацией ЗВ, то есть для наших расчётов это означает преобладание соотношения 5Д>5С. В этом случае, приписывание меженным концентрациям значений средних годовых расходов, естественно приведёт к существенному завышению средних годовых концентраций.

Для учёта водности при расчёте средних годовых концентраций при отсутствии информации о расходах воды была разработана методика, предполагающая использование реки аналога. Так, в работе было показано, что расчёт водности р. Охты по реке аналогу -р. Сестре, за многолетний период даёт результаты, подтверждающие расчёты по р. Охте. Предлагается также использование типовых гидрографов для определённых рек или регионов.

В пятой главе «Анализ влияния числа измерений концентрации загрязняющих веществ в год на точность определения их средних годовых концентраций в реках»

проводятся исследования по оценке влияния числа измерений в год на точность определения средних годовых концентраций ЗВ в реках

Как уже отмечалось, самый распространенный метод оценки средней годовой концентрации ЗВ заключается в расчете среднего арифметического значения по измеренным за год значениям концентраций Однако количество измерений концентраций ЗВ в разные годы различно и может изменяться от 1 до 12 в год Кроме того, наблюдения за концентрациями ЗВ проводились каждый год в разные сроки, освещая тем самым разные фазы водного режима Поэтому можно считать, что временные ряды средних годовых значений концентраций ЗВ неоднородны по числу измерений и по их внутригодовому распределению Такая неоднородность рядов наблюдений, может сказаться как на результатах расчетов средних годовых значений концентраций, так и на выводах, основанных на их анализе Для оценки влияния частоты измерений на расчет средних годовых концентраций была разработана и апробирована следующая методика

Максимальное число стандартных измерений концентраций ТМ на реках равно 12, причем в этом случае измерения проводятся ежемесячно и, следовательно, интервалы между измерениями примерно равны между собой Очевидно, что данные о средних годовых концентрациях, полученные в эти годы, являются в среднем наиболее точными и могут служить эталоном точности для лет, когда число измерений в год было меньше 12 В дальнейшем в работе эти годы называются эталонными Годы, когда количество измерений концентраций ТМ было меньше чем в эталонные годы, названы нами опорными

Суть оценки погрешностей расчетов средних годовых концентраций при уменьшении числа отбора проб состояла в том, что по датам измерений концентраций в опорные годы отбирались в данных за эталонные годы концентрации, измеренные в те же или близкие к ним даты Далее, по отобранным таким образом из эталонного года концентрациям, число которых равно числу измерений в опорном году, производился расчет средней годовой концентрации ТМ - Разность ¿'-Я, где 5 - средняя годовая концентрация по всем измерениям в эталонный год, принималась в качестве погрешности расчета средней годовой концентрации за счет уменьшения числа проб

Таким образом, для всех эталонных лет просчитывался сценарий отбора 4 проб вместо 12 Разница средних годовых концентраций, вычисленных по 12 измерениям и по 4 (как если бы в этот год сохранилась четырехсрочная система наблюдений), определяла погрешность вычисления концентраций при уменьшении числа проб

£ = — хЮО,

(4)

где А - абсолютная погрешность определения концентраций при уменьшении числа проб, 6 - относительная погрешность определения концентраций при уменьшении числа проб При этом каждый эталонный год сопоставлялся с каждым опорным

Например, концентрация свинца в 1991 г измерялась двенадцать раз (табл 1) Среднее годовое значение концентрации свинца 5 в этом эталонном году составило 6,3 мкг/дм3 В опорном 1979 г было произведено только 4 измерения По датам этих четырех измерений в эталонном году отбирались 4 значения концентраций, сроки определения которых наиболее близки к датам отбора проб в опорном году По четырем отобранным значениям концентраций рассчитывалось среднее значение - 5'. В данном случае 5' = 2,0 мкг/дм3 Разность 5"-Б, равная -4,3 мкг/дм3, показывает погрешность расчета средней годовой концентрации за счет уменьшения числа проб от 12 до 4 Как можно видеть, такая ошибка в определении средней годовой концентрации сопоставима с ПДК свинца - 6 мкг/дм3 Таким образом, погрешность определения средней годовой концентрации для 1991 г за счет уменьшения количества проб и отбора их в сроки опорного 1979 г составила -68% Это значит, что при сокращении числа проб в году, в данном случае, произошло искусственное занижение рассчитанной средней годовой концентрации на 68%

Таблица 1

Схема определения средней годовой концентрации свинца (мкг/дм3) в эталонном 1991 г по опорному 1979 г

Месяц Концентрация свинца (мкг/дм3) в 1991 г

51 5'

Январь 0

Февраль 0 0

Март 9

Апрель 4

Май 0 0

Июнь 20

Июль 14

Август 0 0

Сентябрь 5,8

Октябрь 8 8

Ноябрь 5,5

Декабрь 9

Среднее 6,3 2

Аналогично были рассчитаны погрешности определения средних годовых концентраций при отборе проб в сроки по другим опорным годам

Таким образом, методику оценки влияния числа измерений на расчет средней годовой концентрации можно разделить на несколько этапов

1 Выбор эталонных лет, то есть лет, в течение которых производилось 12 или при отсутствии таких лет 10-11 определений концентраций

2 Оценка средних концентраций рассматриваемых показателей по эталонным годам

-5

3 Отбор по каждому измерению концентрации в опорном году значения концентрации в эталонном году, наиболее близко совпадающего по дате с опорным годом

4 Расчет средней годовой концентрации по отобранным из эталонного года измерениям - 5"

5 Определение абсолютных (Л) и относительных (3) погрешностей определения концентраций при уменьшении числа проб (формулы 3 и 4)

6 Анализ абсолютных и относительных погрешностей

При анализе полученных результатов был сделан вывод, что погрешности расчетов средних годовых концентраций ТМ при сокращении числа проб в году от двенадцати до четырех (5), в отдельные годы достигают значительных величин Так, экстремальные абсолютные погрешности <5, как отрицательные, так и положительные, для каждого металла практически всегда были выше 25%, а для всех металлов диапазон экстремальных погрешностей б составил от -68 до 65%

Для анализа обобщенного ряда погрешностей, в один ряд были объединены относительные погрешности, взятые по модулю, по каждому рассматриваемому металлу за все эталонные годы с последующим построением эмпирических кривых обеспеченностей и подбором оптимального теоретического закона распределения В результате анализа всех кривых обеспеченности, был получен вывод о том, что при переходе от двенадцатиероч-ной системы отбора проб воды в год для химического анализа к четырехсрочной, рассчитанные значения средних годовых концентраций в 5% процентах случаев изменится на величину от 37 до 70% (в зависимости от металла) А в 20% случаев погрешность составит от 23 до 40%

В шестой главе «Гидрохимический баланс низовья р. Охты» проводится анализ основных источников поступления ЗВ (на примере ТМ) в р Охту, рассчитывается гидрохимический баланс для низовья р Охты, а также даются рекомендации по усовершенствованию оценки составляющих гидрохимического баланса рек в условиях высокой антропогенной нагрузки

Отработка поставленных задач проводилась для нижнего участка р Охты от плотины Охтинского водохранилища до устья, протяженность которого составляет 9,3 км Именно на этом участке река испытывает максимальную антропогенную нагрузку Баланс ТМ рассчитывался по уравнению (5) (Методические указания , 2003)

В+С-0+А=0, ( 5 )

где В - поступление ЗВ на участок реки через верхний замыкающий створ, С - масса сбросов ЗВ в пределах расчетного участка из всех источников загрязнения,

0 - масса стока ЗВ с участка через нижний замыкающий створ,

А - невязка, отражающая суммарное воздействие погрешностей измерений и неучтенных источников ЗВ

При расчете гидрохимического баланса для низовья р Охты поступление через вышележащий створ оценивалось как годовой поток ТМ через плотину Охтинского водохранилища по формуле

5,=ах5,хе, (6)

где В, - годовой сток ТМ, выраженный в тоннах в год,

Я, - среднее годовое значение концентрации ТМ в 1-ом году, выраженное в мг/дм3 или в мкг/дм3,

(), - средний годовой расход воды в г-ом году в м3 /с,

1 - порядковый номер года наблюдений,

а - переходный коэффициент размерностей При выражении 5, в мг/дм3, а = 31,536, при выражении в мкг/дм3 - а = 0,031536

Исходя из формулы (6), для оценки массы ТМ, поступающей через верхний створ, необходимо знать средние годовые концентрации ТМ и средний годовой расход воды в этом створе Средние годовые концентрации ТМ в верхнем замыкающем створе р Охты, были получены по данным СЭС, ОАО НИИ «Химволокно» и ОАО «Пластполимер» Средние годовые концентрации ТМ в верхнем замыкающем створе были получены по данным СЗУГМС и СЭС Таким образом, в зависимости от источника информации о компонентном составе воды в верхнем и нижнем створах, было рассчитано шесть вариантов гидрохимического анализа для низовья р Охты (табл 2)

Таблица 2

Варианты расчета гидрохимического баланса для низовья р Охты _по данным разных организаций_

Вариант Верхний створ Нижний створ

I СЭС, точка 2 СЭС, точка 1

II СЭС, точка 2 СЗУГМС, точка 1

III ОАО НИИ «Химволокно», точка 5 СЗУГМС, точка 1

IV ОАО НИИ «Химволокно», точка 4 СЗУГМС, точка 1

V ОАО НИИ «Химволокно», точка 3 СЗУГМС, точка 1

VI ОАО «Пластполимер», точка 6 СЗУГМС, точка 1

Для учета сбросов ТМ в пределах расчетного участка из всех источников загрязнения (С) были использованы данные НЛБВУ и ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» за 1995-2001 гг о использовании воды по Форме № 2-тп (водхоз), представленные в тоннах в год В работе использовались данные как по сточным, так и по ливневым водам

Составляющие гидрохимического баланса, рассчитанного по вариантам I и II, приведены в таблицах 3 и 4

Составляющие гидрохимического баланса ТМ для р Охты (плотина - устье), рассчитанному по варианту I

Верхний и нижний створы - данные СЭС

Медь

Год В, т С, т О, т А, т Д, %

1995 0,30 0,36 1,13 0,46 41,18

1996 7,12 0,47 2,61 -4,98 -190,87

1997 0,33 0,37 0,76 0,06 7,81

1998 1,71 0,21 1,57 -0,35 -22,10

1999 1,04 1,16 2,13 -0,07 -3,38

2000 0,55 1,99 1,01 -1,53 -151,92

2001 0,63 1,65 0,97 -1,31 -134,13

Среднее 1,67 0,89 1,45 -1,10 -64,77

Свинец

Год В, т С, т О, т А, т Д, %

1995 0,29 0,07 0,98 0,63 63,68

1996 0,38 0,07 0,57 0,12 21,42

1997 0,18 0,08 0,89 0,63 71,20

1998 0,41 0,07 0,73 0,25 34,77

1999 0,52 0,81 0,94 -0,39 -41,96

2000 0,41 1,39 0,92 -0,88 -96,12

2001 0,42 1,12 0,54 -1,00 -184,90

Среднее 0,37 0,52 0,80 -0,09 -18,85

Железо

В, т С, т О, т Д, т А, %

216,02 81,30 460,68 163,37 35,46

331,85 66,43 503,33 105,06 20,87

211,23 71,80 391,12 108,09 27,64

362,19 102,73 602,61 137,70 22,85

150,83 221,00 267,8 -104,03 -38,85

406,44 318,62 628,51 -96,55 -15,36

411,28 314,62 492,96 -232,94 -47,25

298,55 168,07 478,14 11,53 0,76

Марганец

В, т С, т О, т Д, т Д, %

29,36 9,2 35,07 -3,49 -9,95

33,9 18,02 38,91 -13,01 -33,43

19,17 17,3 23,94 -12,53 -52,34

27,48 14,84 32,64 -9,68 -31,91

В - поступление через вышележащие створы, С - сбросы ТМ в пределах расчетного участка из всех источников загрязнения, О - отток ТМ через замыкающий створ, А - невязка баланса (А=0-В-С),А,%- невязка (А%=(Л*!()()%)/О)

Составляющие гидрохимического баланса ТМ для р Охты (плотина - устье), рассчитанному по варианту II Верхний створ - данные СЭС, нижний створ - данные СЗУГМС

Медь

Год В, т С, т О, т Д, т Д,%

1995 0,28 0,36 1,86 1,211 65,26

1996 6,69 0,47 1,19 -5,967 -501,79

1997 0,31 0,37 1,28 0,593 46,47

1998 1,60 0,21 1,26 -0,552 -43,79

1999 0,98 1.16 1,16 -0,981 -84,87

2000 0,52 1,99 1,75 -0,759 -43,40

2001 0,59 1,65 2,35 0,112 4,78

Среднее 1,57 0,89 1,55 -0,91 -79,63

Свинец

Год В, т С, т О, т А, т д, %

1995 0,29 0,07 1,82 1,47 80,40

1996 0,38 0,07 1,10 0,65 59,17

1997 0,18 0,08 0,58 0,32 55,84

1998 0,41 0,07 0,62 0,15 23,45

1999 0,52 0,81 1,25 -0,08 -6,47

2000 0,41 1,39 2,10 0,31 14,62

2001 0,42 1,12 1,11 -0,43 -38,98

Среднее 0,37 0,52 1,23 0,34 26,86

Железо

В, т С, т О, т Д, т Д, %

216,02 81,3 155,98 -141,34 -90,62

331,85 66,43 70,33 -327,95 -466,30

211,23 71,8 109,11 -173,93 -159,41

362,19 102,73 255,44 -209,48 -82,01

150,83 221 156,14 -215,70 -138,14

406,44 318,62 628,51 -96,55 -15,36

411,28 314,62 492,96 -232,94 -47,25

246,85 167,34 132,46 -218,31 -174,71

Марганец

В, т С, т О, т Д, т Д, %

29,36 33,90 19,17 9,2 18,02 17,30 41,16 37,05 33,03 2,59 -14,86 -3,44 6,30 -40,12 -10,42

27,48 14,84 37,08 -5,24 -14,75

В - поступление через вышележащие створы, С - сбросы ТМ в пределах расчетного участка из всех источников загрязнения, О - отток ТМ через замыкающий створ, А - невязка баланса (А=0-В-С), А,%- невязка (А%=(А*100%)/0)

Гидрохимический баланс, рассчитанный по шести вариантам за многолетний период имеет невязки, которые, как правило, не превышают 100% от стока в устье, рассчитанному по данным СЗУГМС Наиболее удачные результаты дал вариант I, рассчитанный по данных СЭС в верхнем и нижнем створах Невязки баланса здесь за многолетний период не превышают 70% Несколько большие невязки были получены при расчете гидрохимического баланса по варианту II, однако и здесь они в отдельные годы редко превышают 100% Нужно заметить, что невязки, полученные по этим двум вариантам, как правило, имеют отрицательный знак, что означает превышение оттока ТМ над их поступлением в бассейн реки

Расчеты баланса по вариантам III, IV, V и VI подтверждают результаты, полученные в первом и втором вариантах Здесь также преобладают невязки с отрицательным знаком Интересные результаты были получены при расчете баланса по варианту VI, при анализе данных о ежемесячных концентрациях ТМ в верхнем и нижнем створах (ОАО «Пластпо-лимер» и СЗУГМС) за 2001 г Так, здесь была получена практически нулевая невязка по меди и положительная невязка по марганцу

Преобладание отрицательного знака невязок балансов может объясняться заниженной отчетностью предприятий о сбросах ТМ в составе сточных вод Так же, как уже было сказано, для р Охты, в результате водопользования происходит увеличение стока воды в устье Таким образом, заниженная отчетность предприятий об объемах сбросов сточных вод так же может приводить к искусственному занижению расходов воды в нижнем створе, что может так же быть причинои отрицательных невязок Кроме того, заход более чистых вод р Невы в устье р Охты для нашего расчетного уравнения (5) означает увеличение расхода воды в устье, что влечет за собой увеличение оттока ТМ из замыкающего створа Такая поправка сместила бы невязки баланса в положительную сторону

В результате анализа рассчитанных составляющих гидрохимического баланса для низовья р Охты, был получен вывод о том, что основным предприятием-загрязнителем низовья р Охты является ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга» Масса ТМ, сбрасываемая со сточными водами этого предприятия составляет 80% от общих сбросов в р Охту

По данным СЗУГМС и СЭС было рассчитано поступление ТМ в р Неву со стоком р Охты за многолетний период Данные эти хорошо согласуются между собой Осреднен-ные значения приведены в таблице 5 Полученные значения подтверждают большой вклад р Охты в загрязнение р Невы

Таблица 5

Среднее многолетнее поступление ТМ в р Неву со стоком р Охты, т/год, __по данным СЗУГМС и СЭС_

Медь Железо Свинец Марганец Никель

СЗУГМС 2,36 170,02 1,23 37,08 3,52

СЭС 1,45 478,14 0,80 32,64 -

Так же, в результате проведенных исследовании был сделан ряд рекомендаций для более точного расчета гидрохимического баланса ТМ в реках, подверженных высокой антропогенной на1рузке Так, для более точного учета поступления ТМ с ливневыми стоками необходимы более частые измерения концентрации в паводок, так как во время снеготаяния в реку поступает большая масса ТМ, увеличивая временную неравномерность поступления металлов Так же, при расчете баланса часто возникает проблема расчета расходов воды в приустьевой части рек, испытывающих подпор Проведение дополнительных исследований в этой области позволило бы снизить погрешность расчета оттока ЗВ через нижний створ Кроме того, при расчете гидрохимического баланса ЗВ в условиях высокой антропогенной нагрузки, особенно для малых рек, для более точного учета водности, необходим детальный анализ водохозяйственной деятельности на данной реке Так, в случае с р Охтой, объемы сбросов превышают объемы забранной воды, что добавляет в среднем 9% от стока в устье

В заключении сформулированы основные результаты и выводы, полученные при выполнении диссертационной работы

1 В настоящее время при оценке экологического состояния водных объектов сущи не учитываются особенности первичной геоэкологической информации В частности не учитываются неоднородность измерений концентраций загрязняющих веществ по числу и фазам в разные годы, а так же зависимость концентраций ЗВ от водности рек

2 Доказано, что расчет средних годовых концентраций ЗВ в речных водах как среднего арифметического по измеренным за год значениям основан на предположении о неизменности расходов воды в течение года, что не соответствует действительности

3 Разработана методика оценки влияния учета водности рек на точность расчета средних годовых значений концентраций ЗВ Погрешности расчета средних годовых концентраций за счет неучета водности для р Охты могут достигать 170% от концентраций, рассчитанных с учетом водности, для р Великой они могут достигать 500% По обоим водным объектам, погрешность за счет неучета водности в 5% случаев по модулю превышает 200%, в 20% случаев - превышает 90%

4 Для случая отсутствия наблюдений за речным стоком разработана методика для учету водности на основе метода гидрологической аналогии Для случая отсутствия надёжного аналога приведены рекомендации по использованию метода типового гидрографа

5 Разработана и апробирована методика оценки влияния неоднородности рядов наблюдений за концентрациями ЗВ по числу измерений в год на расчет их средних годовых концентраций

Диапазон экстремальных абсолютных погрешностей расчетов средней годовой концентрации ТМ при 4 пробах в году по сравнению с 12 срочными измерениями составил от -68,1 до 65,0% В 5% процентах случаев погрешность составила от 37 до 70% (для разных металлов), а в 20% случаев погрешность составила от 23 до 40%

6 Разработаны рекомендации по учету неоднородности рядов наблюдений по числу измерений концентраций ЗВ в год при оценке динамики загрязнения рек во времени

7 Впервые для р Охты был рассчитан гидрохимический баланс с учетом всех его составляющих, проведен сбор и обобщение данных различных организаций о компонентном составе вод р Охты Было оценено количество ТМ, ежегодно поступающих в р Неву со стоком р Охты за многолетний период По данным СЗУГМС это поступление в среднем составляет для меди - 2,36 т/год, для железа 170 т/год, для свинца 1,23 т/год, для марганца 37 т/год и для никеля - 3,52 т/год

8 В результате проведенных исследований был разработан комплекс приемов расчета гидрохимического баланса ТМ на участках рек, подверженных высокой антропогенной нагрузке

По теме диссертации опубликованы следующие работы Статьи:

1 Шелутко В А , Колесникова Е.В Анализ погрешностей расчета средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках за счет неучета водности // Вестник СПбГУ Геология, География Сер 7, вып 3,2008 с 75-78 (Журнал из списка ВАК)

2 Колесникова Е В Анализ качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки // Вопросы прикладной экологии Сборник научных трудов - СПб изд РГГМУ, 2002 с 99-103

3 Колесникова Е.В. Анализ качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки // Итоговая сессия Ученого совета 30-31 января 2002 г Материалы конференции -СПб изд РГГМУ, 2002 с 198-200

4 Шелутко В А , Колесникова Е.В. Характеристика основных источников загрязнения поверхностных вод в бассейне р Охты // Всероссийская научная конференция 16-18 ноября 2002 г Сборник докладов - СПб изд РГГМУ, 2004 с 64-68

5 Третьяков В Ю , Колесникова Е.В Возможность использования интегральных систем для моделирования процессов массообмена в водотоках // Итоговая сессия Ученого совета 27-28 января 2004 г Сборник докладов - СПб изд РГГМУ, 2004 с 162-166

6 Колесникова Е В. Анализ качества воды малых рек г Санкт-Петербурга (на примере рек Охта и Фонтанка) // VI Республиканская молодежная научная конференция «Проблемы экологии городов» 27-29 ноября 2003 г Сборник докладов Ереван, 2004 с 175178

7 Колесникова Е.В. Анализ методов оценки средних годовых концентраций загрязняющих веществ в речном стоке // Экология Санкт-Петербурга и его окрестностей (5-7 декабря 2005 г) Материалы научной конференции - СПб изд СПбГУ, 2005 с 249-251

8 Шелутко В А , Колесникова Е.В. Анализ антропогенной нагрузки на малые реки Санкт-Петербурга (на примере реки Охта) // Доклады 4-го Всероссийского гидрологического съезда, секция 4 "Экологическое состояние водных объектов Качество вод и научные основы их охраны" (28 сентября - 1 октября 2004 г) - СПб Гидрометеоиздат, 2004 с 141-145

Тезисы-

9 Колесникова Е В Анализ качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки на примере р Охты // Третья Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов 1998 г Тезисы доклада - СПб Конкурсный центр фундаментального естествознания, 1998 с 17

10 Шелутко В А, Колесникова Е В. Проблемы оценки загрязнения и самоочищения малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки (на примере р Охты) // Итоговая сессия Ученого совета РГГМУ 26-27 января 1999 г Тезисы доклада - СПб изд РГГМУ, 1999 с 130-131

11 Колесникова Е В. Проблемы анализа качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки (на примере р Охты) // Тезисы всероссийской научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (16-18 ноября 1999 г ) - СПб изд РГГМУ, 1999, с 66-67

12 Колесникова Е.В. Динамика загрязнения вод реки Охта в летний период // Итоговая сессия Ученого совета РГГМУ - СПб изд РГГМУ, 2004 с 151-153

13 Колесникова Е.В. Анализ качества воды рек в условиях высокой антропогенной нагрузки по данным разных организаций // Пятая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов 2000 г Тезисы докладов - СПб Конкурсный центр фундаментального естествознания, 2000 с 15-16

14 Колесникова Е.В. Анализ качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки // Седьмая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых ученых и специалистов 2002 г Тезисы докладов - СПб Конкурсный центр фундаментального естествознания, 2002 с 72

15 Третьяков В Ю , Колесникова Е.В Возможность использования интегральных систем для моделирования процессов массообмена в водотоках // Итоговая сессия Ученого совета РГГМУ 27-28 января 2004 г Тезисы докладов - СПб изд РГГМУ, 2004 с 122123

16 Колесникова Е В Анализ антропогенной нагрузки на малые реки г Санкт-Петербурга (на примере рек Охта и Фонтанка) // Тезисы 4-го Всероссийского гидрологического съезда, секция 4 "Экологическое состояние водных объектов Качество вод и научные основы их охраны" (28 сентября — 1 октября 2004 г ) - СПб Гидрометеоиздат,

2004 с 84

17 Колесникова Е.В. Методика исследования за1рязнения и самоочищения малых рек Санкт-Петербурга в условиях высокой антропогенной нагрузки // Материалы II Всероссийской конференции «Экосистемы малых рек биоразнообразие, экология, охрана» (16 -19ноября2004г) -Борок,2004 с 37

18 Шелутко В А , Колесникова Е.В., Елизарова Н В Методика оценки средних годовых концентраций тяжелых металлов в реках в зависимости от числа измерений // Итоговая сессия Ученого совета 25 - 26 января 2005 года Тезисы докладов - СПб изд РГГМУ,

2005 -с 207

19 Колесникова Е.В. Проблемы анализа качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки // Тезисы международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (2527 мая 2005 г) - СПб изд РГГМУ, 2005 с 83-84

20 Kolesnikova Е Some problems of water quality analysis of small rivers under great man's impact // Materials of the reports of the International conference "Ecological and hydrometeo-rological problems of the large cities and industrial zones" St -Peterburg, 25-27 May, 2005 p 84-85

21 Шелутко В А , Колесникова Е.В. Влияние особенностей гидроэкологической информации на оценки состояния водных объектов // Итоговая сессия Ученого совета РГГМУ 25 - 26 января 2006 г Тезисы докладов - СПб изд РГГМУ, 2006 с 113-114

22 Шелутко В А , Колесникова Е.В Сток тяжелых металлов рек Санкт-Петербурга // Тезисы международной научной конференции «Экологические и гидрометеорологические проблемы больших городов и промышленных зон» (25-27 октября 2006 г) - СПб изд ЗАО «Крисмас+», 2006 - С 60

23 Шелутко В А , Колесникова Е.В., Смыжова Е С Проблемы анализа загрязнения речного стока на основе гидрохимических наблюдений // Сборник тезисов 8 Международного экологического форума «День Балтийского моря» (21-23 марта 2007 г) - СПб,

2007 с 327-328

24 Shelutko V , Kolesnikova Е , Smygova Е Problems of the river flow pollution on the basic of hydro-chemical observation // Сборник тезисов 8 Международного экологического форума «День Балтийского моря» (21-23 марта 2007 г) - СПб, 2007 с 329

25 Шелутко В А , Колесникова Е.В., Смыжова Е С Проблемы оценки антропогенной нагрузки на поверхностные воды по данным гидрохимических наблюдений // Географические и экологические аспекты гидрологии Тезисы докладов научной сессии, посвященной 90-летию кафедры гидрологии суши (26-27 марта 2008 г) - СПб изд СПбГУ,

2008 с 104-105

Подписано в печать 02 09 2008 Формат 60x84 1/16 Бумага офсетная Печать офсетная Уел печ л 1,5. Тираж 100 экз Заказ №891

Отпечатано в ООО «Издательство "ЛЕМА"»

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, Колесникова, Евгения Владимировна

Сокращения.

Введение.

1 Анализ и применение методов оценки загрязнения водных объектов по гидрохимическим показателям.

2 Объекты исследования.

2.1 Обоснование выбора объектов исследования.

2.2 Физико-географическая характеристика района исследования.

2.2.1 Географическое положение.

2.2.2 Рельеф и грунт.

2.2.3 Почвенный покров и растительность.

2.2.4 Климатические условия.

2.3 Хозяйственная освоенность района исследования и влияние антропогенной деятельности в районе на загрязнение рек тяжёлыми металлами.

2.4 Гидрохимическая и санитарная характеристика бассейнов рек Охта и Великая.

2.5 Гидрологическая характеристика рек Охта и Великая.

2.6 Подземные воды.

3 Характеристика исходных данных.

3.1 Гидрохимические данные.

3.2 Гидрологические данные.

4 Анализ влияния учёта водности рек на точность расчёта среднегодовых значений концентраций загрязняющих веществ.

4.1 Анализ проблемы оценки среднегодовых концентраций загрязняющих веществ.

4.2 Предлагаемая методика оценки влияния учёта водности рек на точность расчёта среднегодовых значений концентраций загрязняющих веществ.

4.3 Анализ погрешностей оценок среднегодовых концентраций за счёт неучёта водности по рекам Охта и Великая.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Развитие теории и методов оценки загрязнения речных вод"

Актуальность темы

Одним из ведущих направлений геоэкологии является изучение влияния антропогенных воздействий на природную среду и её компоненты. В большой степени это влияние сказывается на водных ресурсах, особенно в изменении их качественных характеристик вследствие загрязнения сточными водами и непосредственным поступлением загрязняющих веществ (ЗВ) в русла рек и водоёмов с территорий водосборных бассейнов.

Геоэкологические исследования по определению антропогенного влияния на качественные характеристики рек и озёр во многом опираются на имеющиеся ряды данных гидрохимических наблюдений. До 1989 г. эти данные, в том числе данные первичных наблюдений публиковались в полном объёме в ежеI годниках. С 1990 г. публикуются лишь сведения о средних годовых концентра- ^ циях ЗВ, рассчитанные по данным первичных наблюдений. Именно эта информация используется в настоящее время как для характеристики экологического состояния рек и водоёмов, так и для оценки динамики развития процессов их загрязнения во времени.

Однако, в последнее время выявился целый ряд фактов, которые ставят под вопрос надёжность и репрезентативность данных о средних годовых концентрациях ЗВ в реках. Так на основе анализа изменений средних годовых концентраций биогенных веществ по длине р. Нева были получены противоречивые результаты об изменении стока этих ЗВ по длине реки. Как было установлено, наибольшие значения стока биогенных веществ в р. Нева наблюдаются в её среднем течении при входе в Санкт-Петербург. По многолетним данным, вниз по течению, в пределах городской черты, поток биогенных веществ резко уменьшается на 30 - 40 % [1]. «Очищающую» способность города не удалось объяснить ни физическими, ни биохимическими процессами.

В связи с этим возникла необходимость в проверке и уточнении методики оценки средних годовых концентраций ЗВ, и в частности, её соответствии особенностям данных гидрохимических наблюдений. Актуальность этой проблемы определяется тем, что именно от её решения во многом зависит обоснованность выводов и прогнозов относительно экологического состояния рек и водоёмов. Именно это определило направление и содержание данной работы.

Цель и задачи исследования

Цель работы заключается в усовершенствовании методов оценки загрязнения речных вод на основе учёта особенностей геоэкологической информации.

Для достижения поставленной цели автором решались следующие задачи: а) анализ современных методов оценки антропогенного влияния на речные экосистемы по литературным источникам; б) анализ особенностей геоэкологической информации на примере временных рядов гидрохимических наблюдений на реках; в) разработка теоретических основ учёта водности при оценке степени загрязнения речных вод при наличии и отсутствии наблюдений за расходами воды; г) разработка и апробация методики оценки влияния учёта водности рек на точность определения их средней годовой концентрации; д) разработка и апробация методики оценки влияния числа измерений концентраций загрязняющих веществ в год на точность определения их средней годовой концентрации; е) Разработка комплекса приёмов оценки гидрохимического баланса на участке реки в условиях высокой антропогенной нагрузки как интегрального метода контроля гидрохимической информации.

Научная новизна работы

- на основе разработанной методики впервые показано, что неучёт водности рек при отборе проб для химического анализа приводит к большим погрешностям при оценке средних годовых концентраций загрязняющих веществ, сопоставимых в ряде случаев со значениями предельно допустимых концентраций, что существенно влияет на результаты оценки загрязнения речных вод;

- впервые предложена методика по учёту водности при расчётах средних годовых концентраций загрязняющих веществ для случая отсутствия наблюдений за расходами воды на данном пункте;

- доказано, что изменение числа проб для химического анализа в различные годы существенно влияет на результаты расчётов средних годовых концентраций загрязняющих веществ. При этом возможные погрешности за счёт уменьшения числа проб могут превышать значения предельно допустимых концентраций рассматриваемых элементов;

- впервые выполнен расчёт и анализ гидрохимического баланса для низовья р. Охта.

Практическое значение полученных результатов

Разработанные методики позволяют оценить погрешности расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках, возникающих при * использовании принятых методов: без учёта водности во время отбора проб и при разном количестве измерений в год.

Рекомендации, приведённые в работе, позволяют снизить методические погрешности при обработке геоэкологической информации. Так, разработана методика по учёту водности при расчётах средних годовых концентраций загрязняющих веществ при отсутствии наблюдений за расходами воды на данной реке. Кроме того, разработаны рекомендации по учёту неоднородности рядов наблюдений по числу измерений концентраций загрязняющих веществ в год при оценке динамики загрязнения рек во времени.

Впервые рассчитан баланс тяжёлых металлов на участке р. Охта в черте г. Санкт-Петербурга. Оценён вынос тяжёлых металлов р. Охта в р. Нева.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Колесникова, Евгения Владимировна

6.5 Выводы

В результате расчёта составляющих баланса ТМ для низовья р. Охта, увязки его составляющих и анализа полученных невязок был получен ряд выводов.

Основным предприятием-загрязнителем низовья р. Охта является ГУП «Водоканал Санкт-Петербурга». Масса ТМ, сбрасываемая со сточными водами этого предприятия составляет 80 % от общих сбросов в р. Охта. Так же к основным источникам загрязнения р. Охта ТМ нужно отнести поступление металлов с территории города с атмосферными осадками. Особенно велико содержание

ТМ в снежном покрове. Во время снеготаяние вся масса металлов из снега поступает в водотоки города. Масса поступающих металлов в реки так велика, что, как правило, в апреле-мае наблюдаются максимальные годовые концентрации ТМ, не несмотря многократное увеличение водности рек во время весеннего половодья.

Составляющие баланса ТМ для низовья р. Охта, неплохо согласуются между собой, учитывая неоднородность загрязнения реки в пространстве и разное время отбора проб различными организациями

Невязки балансов, рассчитанных по шести вариантам, как правило, не превышают 100 % за многолетний период, что можно считать допустимым для расчётов по ТМ.

6.6 Рекомендации для более точного расчёта гидрохимического баланса ТМ в реках, подверженных высокой антропогенной нагрузке

Для более точного учёта поступления ТМ с ливневыми стоками необходимы более частые измерения концентраций в паводок, так как во время снеготаяния в реку поступает большая масса ТМ, увеличивая верменную неравномерность поступления металлов. Связано это, во-первых, с тем, что в зимний период происходит накопление ТМ в снежном покрове, во-вторых, с тем, что весной, из-за промёрзлости почвы, коэффициент стока близок к единице и ТМ, содержащиеся в снеге, поступают в реку, практически не задерживаясь на водосборе. Масса ТМ, содержащаяся в снежном покрове не водосборе в момент снеготаяния, может быть сопоставима или даже превышать годовое поступление металлов с промышленными сбросами. Как было показано в главе 5. в весенний период, как правило, наблюдаются максимальные концентрации ТМ в реках Санкт-Петербурга. Таким образом, несмотря на многократное разбавление из-за значительного увеличения водности в период весеннего половодья, во время снеготаяния на реках города проходят максимальные концентрации ТМ.

Так же, при расчёте баланса часто возникает проблема расчёта расходов воды в приустьевой части рек, испытывающих подпор (р. Нева и так далее). Проведение дополнительных исследований в этой области позволило бы снизить погрешность расчёта оттока ЗВ через нижний створ.

Кроме того, в случае расчёта гидрохимического баланса на малых реках встаёт вопрос о перераспределении водности за счёт забора и сброса вод промышленными предприятиями. Из-за малой водности таких рек и высокой антропогенной нагрузки, перераспределение расходов воды по длине рек может быть весьма существенно. Как известно, для многих рек объёмы забранной воды превышают объёмы сбросов. Такая ситуация типична, но для каждого конкретного водотока она может меняться. Так, в случае р. Охта, водопользование объёмы сбросов превышают объёмы забранной воды. Таким образом, при расчёте гидрохимического баланса ЗВ для малых водотоков в условиях высокой антропогенной нагрузки, для более точного учёта водности, необходим анализ водохозяйственной деятельности на данной реке.

- В настоящее время при оценке экологического состояния водных объектов суши не учитываются особенности первичной геоэкологической информации. В частности не учитываются неоднородность измерений концентраций ЗВ по числу и фазам в разные годы, а так же зависимость концентраций ЗВ от водности рек.

- Доказано, что расчёт средних годовых концентраций ЗВ в речных водах как среднего арифметического по измеренным за год значениям основан на предположении о неизменности расходов воды в течении года, что не соответствует действительности.

- Разработана методика оценки влияния учёта водности рек на точность расчёта среднегодовых значений концентраций ЗВ. Погрешности расчёта средних годовых концентраций за счёт неучёта водности для р. Охта могут достигать 170 % от концентраций, рассчитанных с учётом водности, для р. Великая они могут достигать 500 %. По обоим водным объектам, погрешность за счёт неучёта водности в 5 % случаев по модулю превышает 200 %, в 20 % случаев -превышает 90 %.

- Для случая отсутствия наблюдений за речным стоком разработаны рекомендации по учёту водности на основе метода гидрологической аналогии. При отсутствии надёжного аналога приведены рекомендации по использованию метода типового гидрографа.

- Разработана и апробирована методика оценки влияния неоднородности рядов наблюдений за концентрациями ЗВ по числу измерений в год на расчёт средних годовых концентраций.

Диапазон экстремальных абсолютных погрешностей расчётов среднегодовой концентрации ТМ при 4 пробах в году по сравнению с 12 срочными измерениями составил от -68.1 до 65.0 %. В 5 % процентах случаев погрешность составила от 37 до 70 % (для разных металлов), а в 20 % случаев погрешность составила от 23 до 40 %.

- Разработаны рекомендации по учёту неоднородности рядов наблюдений по числу измерений концентраций ЗВ в год при оценке динамики загрязнения рек во времени.

- Впервые для р. Охта был рассчитан гидрохимический баланс с учётом всех его составляющих, проведён сбор и обобщение данных различных организаций о компонентном составе вод р. Охта. Было оценено количество ТМ, ежегодно поступающих в р. Нева со стоком р. Охта за многолетний период. По данным СЗУГМС это поступление в среднем составляет для меди - 2,36 т/год, для железа 170 т/год, для свинца 2.23 т/год, для марганца 37 т/год и для никеля -3.52 т/год.

- В результате проведённых исследований была разработана методика расчёта гидрохимического баланса ТМ на участках рек, подверженных высокой антропогенной нагрузке. г

5.7 Заключение и выводы

Для оценки влияния неоднородности временных рядов наблюдений за концентрациями ТМ в реке Охта по числу измерений в год на оценку числовых характеристик среднегодовых и среднемноголетних концентраций разработана методика оценки влияния частоты определения концентрации в год на расчётную величину средних годовых концентраций. На основе этой методики и анализа внутригодового распределения измерений концентрации за многолетний период получены следующие выводы:

-Количество измерений концентраций ЗВ по рекам Санкт-Петербурга в многолетней перспективе менялось от 1 до 12 в год, что делает временные ряды средних годовых значений концентраций ЗВ неоднородными как по числу измерений, так и по их внутригодовому распределению.

- Внутригодовое распределение отбора проб воды влияет на результаты расчёта среднегодовой концентрации, так как уровень загрязнения рек, находящихся в условиях высокой антропогенной нагрузки, зависит от их гидрологического режима. Максимальные концентрации ТМ на реках города наблюдаются в период весеннего половодья и зимней межени. Минимальные концентрации ТМ наблюдаются в период осенних паводков. К сожалению именно эти периоды слабо освещены наблюдениями.

-Погрешности расчётов среднегодовой концентрации ТМ при сокращении числа проб в году от двенадцати до четырёх (S), в отдельные годы достигают значительных величин. Так, экстремальные абсолютные погрешности S, как отрицательные, так и положительные, для каждого металла практически всегда были выше 25 %, а для всех металлов диапазон экстремальных погрешностей S составил от -68.1 до 65.0 %.

- Для каждого металла значение погрешности д, вычисленное для разных опорных лет и осреднённое по одному эталонному году, может существенно меняться. Для всех металлов среднее значение погрешностей 8, в зависимости от выбора эталонного года, менялось от -60.5 до 42.0 %, что в абсолютном зна

3 3 чении составляет от -55.42 мкг/дм до 7.01 мкг/дм . В связи с тем, что значения погрешностей 8 зависят от того, по какому эталонному году они были рассчитаны, для более точной их оценки они были объединены в один ряд по каждому рассматриваемому металлу.

-Анализ построенных оптимальных кривых обеспеченности для обобщённых рядов погрешностей 8 показал, что для большинства металлов ряды погрешностей наилучшим образом описывает закон распределения Пирсона Ш-го типа. Лишь для ряда по железу оптимальным был признан закон распределения Гамбела.

-Погрешности 0.1 % обеспеченности для рядов погрешностей, возникающей при сокращении числа проб в году, по всем металлам составляют от 30 до 135 % (марганец и железо соответственно). Таким образом, при сокращении числа проб в году от 12 до 4 в одном случае из ста ошибка вычисления среднегодовой концентрации составит от 30 до 135 %. В 5 % случаев ошибка будет составлять от 20 до 49 % (марганец и свинец соответственно). В 20 % случаев ошибка составит от 9 до 29 % (марганец и свинец). С вероятностью 25 % будут получены отрицательные погрешности от -8 до -30 % (железо и марганец). С вероятностью 10 % ошибка составит от -23 до -53 % (медь и марганец). И с вероятностью 5 % будет получена ошибка от -24 до -70 % (железо и марганец).

- Анализ влияния продолжительности ряда наблюдений на относительные погрешности расчёта среднегодовых концентраций ТМ (8) показал, что с увеличением числа проб в году значение 8 уменьшается. Для корректного вычисления погрешности за неучёт водности 8 необходимо не меньше пяти проб в году, так как две-четырые пробы за год не отражают в полной мере годовой диапазон водности и концентраций ТМ на реке. Так, по р. Охта, при пяти пробах в год, погрешность 8 составляет 40 %. Далее, с увеличением числа проб значение 8 однозначно уменьшается и при девяти измерениях доходит до 5 %. По р. Великая зависимость 8 от продолжительности ряда наблюдений прослеживается не так чётко, как по р. Охта. Но и здесь при пяти и более измерениях в году погрешность 8 меньше (£-5-15 %), чем при двух-четырёх (8 -25 %).

5.8 Рекомендации по снижению методической погрешности расчёта среднегодовых концентрации при меняющемся от года к году числе измерений

На основе полученных в данной главе выводов были разработаны следующие рекомендации по снижению методической погрешности расчёта среднегодовых концентрации при меняющемся от года к году числе измерений. Так, при отборе проб воды для химического анализа менее 12 раз в год, целесообразно их назначение на характерные фазы водного режима, то есть необходимо строгое выполнение существующих программ по крайней мере для семисроч-ных наблюдений. При анализе многолетней динамики загрязнения рек, необходимо учитывать возможную неоднородность рядов концентраций ЗВ по количеству наблюдений в год. Учитывая большие погрешности расчёта средних годовых концентраций при изменении числа наблюдений, целесообразно помимо общепринятых расчётов среднегодовых концентраций по всем измеренным значениям, проводить анализ по среднегодовым концентрациям, рассчитанным по равному количеству измерений в год. В связи с тем, что изменение количества отбора проб для химического анализа можно считать сменой методики наблюдения за загрязнением рек, анализ тренда годовых концентраций ЗВ неправомерен без учёта методической погрешности.

6 Гидрохимический баланс низовья р. Охта

6.1 Постановка задачи

Контроль характеристик качества поверхностных вод представляет собой достаточно сложную процедуру. Связано это с тем, что водные объекты в условиях высокой антропогенной нагрузки, подвержены влиянию большого числа природных и антропогенных факторов, весьма изменчивых во времени [90, 91]. Кроме того, как было показано в главах 4 и 5, сами методы оценки качества поверхностных вод имеют серьёзные недостатки. Нельзя также не отметить и нарушения в процедуре отбора проб, то есть неточное следование принятым, методикам по месту и времени отбора (глава 1). Таким образом, существует вероятность появления погрешностей расчётов и определений ошибок на всех стадиях формирования гидрохимической информации, необходимой для оценки состояния рек. Учитывая перечисленные обстоятельства, для повышения надёжности гидрохимической информации необходим унифицированный контроль гидрохимических показателей качества природных и сточных вод. Одним из эффективных методов контроля информации о водопользовании является составление контрольного гидрохимического баланса [47, 74, 92, 93].

Целью исследований, результаты которых изложены в данной главе, является увязка составляющих баланса ТМ в воде на ограниченном участке реки. Для достижения поставленной цели было необходимо решить следующие задачи: а) выявить основные источники поступления загрязняющих веществ (на примере ТМ) в р. Охта; б) рассчитать составляющие баланса загрязняющих веществ на расчётном участке реки; в) провести анализ невязки баланса ТМ на расчётном участке; г) разработать рекомендации по усовершенствованию оценки гидрохимического состояния водного объекта в условиях высокой антропогенной нагрузки.

Отработка поставленных задач проводилась для нижнего участка р. Охта от плотины Охтинского водохранилища до устья, протяжённость которого составляет 9.3 км (см. рисунок 3.1). Именно на этом участке река испытывает максимальную антропогенную нагрузку.

6.2 Баланс тяжёлых металлов в низовье р. Охта

Балансовые методы - совокупность приёмов, позволяющих исследовать и прогнозировать развитие природных объектов путём сопоставления прихода и расхода вещества, энергии и других потоков [3]. Согласно методическим указаниям по разработке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов [75], баланс ЗВ на водохозяйственном участке можно записать следующим

В+С-0+А=0, (6.1) поступление ЗВ на участок реки через верхний замыкающий створ; масса сбросов ЗВ в пределах расчётного участка из всех источников загрязнения; масса стока ЗВ с участка через нижний замыкающий створ; невязка, отражающая суммарное воздействие погрешностей образом: где В

С

О

А измерений и неучтенных источников ЗВ.

Оценивая отдельные составляющие баланса ТМ на определённом участке реки, необходимо принимать во внимание как общие закономерности поступления ЗВ от различных источников, так и особенности данного региона. Так, на режим поступления ЗВ могут повлиять как географические особенности местности (рельеф, климат, характер подстилающей поверхности), так и особенности антропогенной нагрузки на данный участок реки (место расположения выпусков, режим и количество сбросов и др.). Кроме того, необходимо учесть все источники информации о качестве вод и об антропогенной нагрузке для данного водотока.

Ниже приведены характеристики составляющих баланса ТМ для исследуемого участка на р. Охта.

6.3 Характеристика составляющих баланса тяжёлых металлов для исследуемого участка р. Охта

6.3.1 Поступление тяжёлых металлов через верхний замыкающий створ

При расчёте гидрохимического баланса для низовья р. Охта поступление через вышележащий створ оценивалось как годовой поток ТМ через плотину Охтинского водохранилища по формуле:

В,=ах S, х Q. (6.2) где В, - годовой сток ТМ, выраженный в тоннах в год (т/год);

Sj - среднегодовое значение концентрации ТМ в /-ом году, выраженное в мг/дм3 или в мкг/ дм3;

Qi - среднегодовой расход воды в /-ом году в м /с; i - порядковый номер года наблюдений; а - переходный коэффициент размерностей.

При выражении Si в миллиграммах на дециметр кубический, а = 32.536, при выражении Si в микрограммах на дециметр кубический - а = 0.031536.

Исходя из формулы (6.2), для оценки массы ТМ, поступающей через верхний створ, необходимо знать среднегодовые концентрации ТМ и среднегодовой расход воды в этом створе.

В указанный период наблюдения за концентрациями ТМ в верхнем створе низовья р. Охта производили три организации: СЭС, ОАО НИИ «Химволокно» и ОАО «Пластполимер» (см. рисунок 3.1). К сожалению, эти наблюдения проводились с разной частотой и не всегда совпадали по времени (таблица 6.1).

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Колесникова, Евгения Владимировна, Санкт-Петербург

1. Торопова, Н.М. Комплексная оценка загрязнения стока реки Нева и её притоков биогенными веществами Текст.: дисс . к-та геогр. Наук / Торопова Н.М. -СПб., 2006. 135 с.

2. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики Текст. /-Л.: Гидрометеоиздат, 1961 1978 гг.

3. Нежиховский, Р.А. Гидролого-экологические основы водного хозяйства Текст. / Р.А. Нежиховский; Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 229 с.

4. Алёкин, О.А. Основы гидрохимии Текст. / О.А. Алёкин; Л.: Гидрометеоиздат, 1970.-440 с.

5. ГОСТ 17.1.1.01-77 (СТ СЭВ 3544-82). Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана вод. Основные термины и определения. Текст.; М.: Изд-во стандартов, 1976. - 56 с.

6. Никаноров, A.M. Комплексные оценки качества поверхностных вод Текст. / А.М. Никаноров; Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 139 с.

7. Шайн, А.С. Интегральные оценки и их использование при долгосрочном прогнозировании качества воды рек Текст./ А.С. Шайн // Комплексная оценка качества поверхностных вод; Л.: Гидрометиздат, 1984. - С. 24-33.

8. Дмитриев, В.В. Эколого-географическая оценка состояния внутренних водоемов Текст.: автореферат дисс. д-ра геогр. наук / В.В. Дмитриев; СПб.: 2000.-52 с.

9. Фрумин, Г.Т. Оценка состояния водных объектов и экологическое нормирование Текст. /Г.Т. Фрумин. СПб., 1998. - 112 с.

10. Новиков, Ю.В. Охрана окружающей среды Текст. / Ю. В. Новиков, Р. У. Бекназов; 20 см; Ташкент: Медицина, 1983. - 200 с.

11. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность Текст. / Т.1 22. - JI.: Гидрометеоиздат, 1962.

12. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность Текст. /Т.1 -22. Л.: Гидрометеоиздат, 1963.

13. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность Текст. / Т.1 22. - JI.: Гидрометеоиздат, 1964.

14. Дмитриев, В.В. Многокритериальная оценка экологического состояния и устойчивости геосистем на основе метода сводных показателей Текст. / В.В. Дмитриев, А.Н. Огурцов, В.Ю. Третьяков, В.А. Васильев // Вестник СПбГУ. Сер.7, 1999, вып.1 (№ 7).- С. 92-104.

15. Вайновский, П.А. Методы обработки и анализа океанологической информации: Многомер. анализ Текст. / Вайновский П.А., Малинин В.Н.; -СПб.:РГГМИ, 1992. 96 е.: ил., 22 см.

16. Контроль качества поверхностных вод Текст. / В.Г. Орлов, Б.Г.Скакальский, М.А.Бесценная, А.Я.Шварцман, Л.Н.Меерович, отв. редактор А.М.Владимиров; Учебное пособие. Л., изд-во ЛИИ, 1988. - 140 с.

17. Шелутко, В.А. Техника статистических вычислений в гидрологии Текст. /В.А. Шелутко. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 175 с.

18. Шелутко, В.А. Численные методы в гидрологии Текст. / В.А. Шелутко. -Л.: Гидрометеоиздат, 1991.-238 с.

19. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши Текст.: Т. 1(29), вып.2-Л., 1970.

20. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши Текст.: Т. 1(29), вып.2-Л., 1972.

21. Временные методические указания по комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям Текст.; М., 1986. -72 с.

22. РД 52.24.643-2002 Текст. / М.: Изд-во стандартов, 2001. - 48 с.

23. Критерии оценки экологической обстановки территорий для выявления зон чрезвычайной экологической ситуации и зон экологического бедствия Текст. / Зеленый мир. № 11 // Минприроды РФ, 1994. С. 58-65.

24. Охрана окружающей среды, природопользование и обеспечение экологической безопасности в Санкт-Петербурге Текст. / Под редакцией Д.А. Голубева, Н.Д. Сорокина, СПб, 1998 - 2006 гг.

25. Обзор загрязнения природной среды в Российской Федерации Текст. / -М., Росгидромет, 1998-2006.

26. Brown, R. "A Water Quality Index Do We Dare?" Текст. / Brown R. // Water Sewage Works 11, 1970. - pp. 339-343.

27. Dinius, S.H. "Design of a Water Quality Index" Текст. / Dinius S.H. // W.R. Bulletin, V23, #5, 1987. pp. 33-43.

28. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши Текст.: Т. 1(29), вып.2-Л„ 1975.

29. Шелутко, В.А. Анализ погрешностей расчёта средних годовых концентраций загрязняющих веществ в реках за счёт неучёта водности Текст. / Шелутко В.А., Колесникова Е.В. // Вестник СПбГУ, Серия 7, вып. 3, СПб, 2008.

30. Скакальский, Б.Г. Антропогенные изменения химического состава воды и донных отложений в загрязняемых водных объектах Текст.: дисс. . д-ра геогр. наук. / Скакальский Б.Г. СПб., 1996. - 316 с.

31. Колесникова, Е.В. Анализ качества воды малых рек в условиях высокой антропогенной нагрузки Текст. / Е.В. Колесникова //Вопросы прикладной экологии. Сборник научных трудов. СПб.: РГГМУ, 2002, С. 99-103.

32. Алёкин, О.А. Сток растворенных веществ с территории СССР Текст. / О.А. Алёкин, JI.B. Бражникова; М.: Наука, 1964. - 143 с.

33. Гриб, О.Н. Уточнение метода расчёта ежедневных расходов минеральных веществ на малых реках Крыма / О.Н. Гриб // Метеорология, климатология и гидрология. -М.: Наука, 2005. -Вып.49. С. 511-519.

34. Воронков, П.П. Основные черты формирования режима ионного состава поверхностных вод степной и лесостепной зон в весенних период Текст. / Воронков П.П. // Труды ГГИ. Л.:РГГМИ,1953. - Вып. 37 (91). - С. 4-33.

35. Горев, JI.H. Методика гидрохимических исследований Текст./ Горев Л.Н., Пелешенко В.И.; К.: Вища школа, 1985, - 215 с.

36. Фадеев, В.В. Зависимость минерализации и ионного состава воды рек от их водного режима Текст. / В.В. Фадеев, М.Н. Тарасов, B.J1. Павелко. JL: Гидрометеоиздат, 1989.-173 с.

37. Алёкин, О.А. К установлению количественных зависимостей между минерализацией, ионным составом и водным режимом рек СССР Текст. / О.А. Алёкин // Труды ГГИ. 1950. - Вып.25 (79). - с. 25-35.

38. Фисина, Н.И. Установление зависимости концентрации биогенных веществ от расхода поверхностного стока рек в бассейне Днестра Текст. / Н.И. Фисина // Метеорология, климатология и гидрология. 1999. - Вып. 39. -С. 268-273.

39. Никаноров, A.M. Гидрохимия Текст. / Никаноров A.M.; JL: Гидромето-издат, 1989.-328 с.

40. Никаноров, A.M. Гидрохимия Текст. / Никаноров A.M.; JL: Гидрометеоиздат, 1991. - 352 с.

41. Временные рекомендации по проектированию сооружений для очистки стока с территорий промышленных предприятий и расчету условий выпуска его в водные объекты. Текст. М.:ВНИИ «ВОДГЕО», 1983, - 46 с.

42. Алексеев, М.И. Организация отведения поверхностного (дождевого и талого) стока с урбанизированных территорий Текст. / М.И. Алексеев,

43. A.M. Курганов; Москва, 2000. - 352 с.

44. Кадастр использования водных ресурсов (методы и практика ведения) Текст. / Минприроды Республики Беларусь. Минск, 1997. - 209 с.

45. Методика составления водохозяйственных балансов. Методика составления гидрохимических балансов. Текст. / Рекомендации органам управления водоохранной деятельностью; Минск: Минприроды, 1999. - 68 с.

46. Учетный баланс химических веществ как метод оценки надежности данных государственного учета вод и их использования Текст. / Т.Х. Колесникова,

47. B.Т. Каплин, В.М. Иваник, Б.Г. Скальский // Гидрохимические материалы; Т. 75. Л.: Гидрометеоиздат, 1979 - С. 67-71.

48. Щеголькова, Н.М. Регулирование качества речной воды р. Москва в районе выпуска биологически очищенных стоков Тескт. / Н.М. Щеголькова. -Тольятти, 2003. 125 с.

49. Селезнева, А.В. Производственный экомониторинг как средство обеспечения экологической безопасности реки-водоприёмника очищенных вод Текст. / А.В. Селезнева, В.А. Селезнев; М.: Совинтервод, 2006. - 96 с.

50. Скакальский, Б.Г. Оценка влияния антропогенных факторов на химический состав воды в реках бассейна Балтийского моря / Б.Г. Скакальский, П.Я. Фертман // Труды ГГИ, 1982. С.52 - 65.

51. Карполенко Н.В. Оценка биогенной нагрузки на водосбор ор. Невы и Невскую губу Текст. / Карполенко Н.В. Дипломная работа. СПб., 2004. 65 с.

52. Helcom Recommendation 16/9: nitrogen removal at municipal sewage water and guidelines for inclusion and deletion of hot spots Текст. / Helsinki, 1999. 84 c.

53. Хаустов, А.П. Гидрохимический баланс рек бассейна озера Байкал Текст. / А.П. Хаустов // Тр. Зап.-Сиб. регион. НИИ. Вып.56: / Комплексные исследования водных ресурсов Сибири. Иркутск, 1983 -С. 87-97.

54. Яцюк, М.В. Оценка, прогнозирование и оптимизация гидрохимического режима в условиях техногенеза (на примере бассейна р. Самары) Тескт.: дисс. . канд. геогр. наук / Яцюк М.В. Киев, 2001. - 118 с.

55. Дубенок, С.А. Методы контроля гидрохимических показателей сточных и природных поверхностных вод Текст. / С.А. Дубенок, А.Н. Колобаев, Е.М. Минченко / Минск, Беларусь, 1997. 209 с.

56. Вилигур, К.С. Гидрохимические материалы. Текст. Т.71: О содержании микроэлементов в водах рек Латвийской ССР. / Вилигур К.С., Муравский В.И.; -1978,- 192 с.

57. Климат Ленинграда Текст. / Л., 1982, 352 с.

58. Научно-прикладной справочник по климату СССР Текст. / Сер. 3. Вып. 3. -М., 1989.-568 с.

59. Ежегодник качества поверхностных вод суши по гидрохимическим показателям на территории Ленинградской области Текст. / СПб, 1970 - 1999 гг.

60. Ежегодные данные о качестве поверхностных вод суши Текст.: Т. 1(29), вып.2-Л., 1970-1990 гг.

61. Гидрологический ежегодник за 1969 г. Текст. Т. 1. Вып. 0-3. Л.: Гидрометеоиздат, 1970.

62. Гидрологический ежегодник за 1970 г. Текст. Т. 1. Вып. 5 JL: Гидрометеоиздат, 1971.

63. Никаноров, A.M. Гидрохимия Текст. / A.M. Никаноров, Е.В. Посохов; -JL: Гидрометеоиздат, 1985, 232 с.

64. Шелутко, В.А. Характеристика основных источников загрязнения поверхностных вод в бассейне р. Охты Текст. / В.А. Шелутко, Е.В. Колесникова // Всероссийская научная конференция 16-18 ноября 2002 г. Сборник докладов. СПб.: РГГМУ, 2004, с. 64-68.

65. Владимиров, A.M. Гидрологические расчеты Текст./ Владимиров А. М.;-Л.: Гидрометеоиздат, 1990. -364 с. ISBN 5-286-00435-0.

66. Шикломанов, И.А. Влияние хозяйственной деятельности на речной сток Текст. / Шикломанов И.А. Л.: Гидрометеоиздат, 1989,- 330 с.

67. Никаноров, A.M. Глобальная экология: Текст. / А. М. Никаноров, Т. А. Хоружая; учеб. пособие; М.: Книга сервис, 2003. - 285 с.

68. Методические указания по разработке схем комплексного использования и охраны водных ресурсов Текст. / М.: Совинтервод, 2003. - 84 с.

69. ГОСТ 17.1.3.07-82. Правила контроля качества воды водоёмов и водотоков Текст.; М.: Изд-во стандартов, 1971. - 96 с.

70. ГОСТ 27065-86 (СТ СЭВ 5184-85). Качество вод. Термины и определения Текст.; М.: Изд-во стандартов, 1985. - 68 с.

71. Доклады Всемирного Банка (World Bank) об экономической ситуации в России Электронный документ.: Ипотека в России, 1991-2002./ Информационно-Аналитический портал "Русипотека" Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.rusipoteka.ru/worldbank, свободный.

72. Доклад об экономике России Текст. / Всемирный банк Российский стра-новой департамент // Российская бизнес-газета. 1991-2002.

73. Манихин, В.И. Растворённые и подвижные формы тяжёлых металлов в донных отложениях пресноводных экосистем Текст. / В.И. Манихин,

74. A.М.Никаноров // СПб.: Гидрометоиздат, 2001. - 172 с.

75. Дзюба, К.С. Факторы антропогенной нагрузки Текст. / К.С. Дзюба,

76. B.В. Никулин // Статья "АВТОТРАНСПОРТ", Эковестник Дубны. Дубна, 2001. -С. 31-36.

77. Майорова, Л.П. Охрана окружающей среды при проектировании автомобильных дорог Текст. / Л.П.Майорова, В.П.Горбачёв; Хабаровск, 1993. -175 с.

78. Черных, Н.А. Влияние атмосферных осадков на содержание тяжелых металлов в дерново-подзолистой почве Электронный документ.: / Черных Н.А. // Агро XXI, № 05, Электрон, дан. - 1998. Режим доступа: http://www.agroxxi.ru, свободный.

79. Цыганок, С.И. Эколого-агрохимическое состояние агроландшафтов и реабилитация загрязнённых тяжелыми металлами экосистем в Среднем Поволжье Тескт.: автореферат дисс. . д-ра биол. наук / С.И. Цыганок. М., 2006. - 34 с.

80. Израэль, Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды Текст. / Ю.А. Израэль; М.: Гидрометеоиздат, 1984. - 560 с.

81. Дмитриев, В.В. Диагностика и моделирование водных экосистем Текст. /

82. B.В. Дмитриев; СПб.: Изд. СПбГУ, 1995. - 252 с.

83. Дмитриев, В.В. Экологическое нормирование и устойчивость природных систем Текст. / Дмитриев В.В., Фрумин Г.Т.; СПб., 2004. - 294 с.

84. Колобаев, А.Н. Автоматизированные системы кадастра использования водных ресурсов Республики Беларусь Текст. / А.Н. Колобаев // Водные ресурсы. Т.1, 1997. С. 3-9.

85. Колобаев, А.Н. Критерии достоверности гидрохимических показателей поверхностных и сточных вод Текст. / А.Н. Колобаев, Е.М. Минченко // Материалы 5-го Международного конгресса Вода: экология и технология. М., 2002.1. C. 557-558.

86. Павелко, B.JI. О разработке автоматизированной подсистемы анализа и корректировки критериев контроля качества гидрохимической информации Текст. / B.JI. Павелко // Гидрохимические материалы. 1983. Т.86. С. 13-23.

87. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность Текст. /Т.1 22. - Л.: Гидрометеоиздат, 1961.

88. Пелешенко, В.И. Оценка взаимосвязи химического состава различных типов природных вод (на примере равнинной части Украины) Текст. / Пелешенко В.И.; Киев: Вища школа, 1975.- 168 с.

89. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1970 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. - 256 с.

90. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1971 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1972. - 327 с.

91. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1972 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. - 307 с.

92. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1973 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 358 с.

93. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1974 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. - 327 с.

94. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1975 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. - 402 с.

95. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1976 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 512 с.

96. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1977 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1978. - 456 с.

97. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1978 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1979. - 436 с.

98. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1979 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. -478 с.

99. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1980 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1981. -498 с.

100. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1981 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. - 476 с.

101. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1982 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1983. - 328 с.

102. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1983 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1984.-375с.

103. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1984 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1985. -402 с.

104. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1985 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 382 с.

105. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1986 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 478 с.

106. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1987 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. - 522 с.

107. Гидрологический ежегодник Текст.: в 47 томах. Т. 1. Вып. 5: 1988 г. Л.: Гидрометеоиздат, 1989. - 476 с.