Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод

Минакова, Елена Анатольевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод
ВАК РФ 25.00.36, Геоэкология

Автореферат диссертации по теме "Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод"

На правах рукописи

МИНАКОВА Елена Анатольевна

УЧЕТ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В УПРАВЛЕНИИ КАЧЕСТВОМ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД

Специальность: 25. 00. 36 - Геоэкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата географических наук

2004

Работа выполнена на кафедрах прикладной экологии и метеорологии, климатологии и экологии атмосферы Казанского государственного университета им. В. И. Ульянова-Ленина.

Научные руково- доктор химических наук, дители: профессор В.З. Латыпова

доктор географических наук, профессор Ю.П. Переведенцев

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор географических наук М.А. Науменко

кандидат географических наук В.З. Родинов

Российский Государственный метеорологический Университет (г. Санкт - Петербург)

Защита диссертации состоится 11 ноября 2004 г. в И00 час. на заседании диссертационного Совета Д 002.064.01. при Институте озероведения РАН по адресу:

196105, г. Санкт-Петербург, ул. Севастьянова, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Института озероведения РАН

Автореферат разослан " И " октября 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, к.б.н., доцент

В.П. Беляков

200?-» з Л^Я?

Общая характеристика работы

Актуальность проблемы Малые и средние реки, дренирующие обширные антропогенно измененные территории, относится к числу наиболее характерных ландшафтно-экологических единиц Среднего Поволжья.

Имея значительную протяженность, а также развитую сеть боковых притоков, реки обладают обширной зоной контакта с водосбором. Будучи открытыми системами, они характеризуются мощным обменом веществом и энергией с водосбором. Проточность рек обеспечивается как жидким, так и твердым стоком в виде минеральных взвесей, растворенных и других веществ и элементов, а также транзитом от верховий к устью фрагментов живых и отмерших животных и растений.

- Речная экосистема обладает структурным и функциональным единством не только с ее водосбором, но и с водоемом - реципиентом. Она принимает на себя основную нагрузку, обусловленную хозяйственной деятельности человека и является наиболее уязвимой в маловодные годы. Антропогенное воздействие возрастает на реках, протекающих по территории агроландшафтов, промышленных городов, осуществляющих непосредственный сброс в них бытовых и промышленных сточных вод. Поэтому проблема оценки качества поверхностных вод и степени воздействия на них антропогенных факторов приобретает особую актуальность.

, Разработка эффективных методов управления качеством речных вод возможна лишь на основе всестороннего исследования процессов и закономерностей функционирования речных вод и происходящих в них процессов его формирования под влиянием природных и антропогенных факторов.

Качество поверхностных вод в значительной степени определяется интенсивностью процессов естественного самоочищения как за счет разбавления, так и за счет активных биохимических и физико-химических процессов в условиях проточной воды и при участии естественных биофильтров - водной растительности.

Другим важнейшим фактором формирования качества природных вод является комплекс природных условий водосбора и антропогенных воздействий на водосборы, влияющих на поступление веществ с поверхностным стоком. В целях снижения антропогенного воздействия первоочередной задачей становится нормирование антропогенной нагрузки на бассейны рек и разработка подходов к научно обоснованному управлению их качеством.

В связи с прогнозируемым ростом температуры воздуха и суммы атмосферных осадков на Европейской территории России (ЕТР) оценка влияния изменений климатических факторов на формирование качества

РОС НАЦИОНАЛЫ»*

БИБЛИОТЕКА

о» шу

речных вод представляет большой интерес. Выявление роли метеорологических величин в формировании качества поверхностных вод может способствовать разработке мер по минимизации стока загрязняющих веществ (ЗВ).

Целью данной работы является оценка влияния метеорологических факторов на качество речных вод, а также разработка подходов к нормированию антропогенных нагрузок на водосбор.

В качестве объектов исследования выбраны реки Казанка (малая), Степной Зай (средняя) и Свияга (крупная) как модельные для территории основных физико-географических районов Республики Татарстан (РТ) (Предкамье, Закамье и Предволжье, соответственно).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи;

1. Осуществить сбор и систематизацию многолетней информации о наблюдениях по следующим показателям: содержание ЗВ в фоновых и замыкающих створах исследуемых рек; основные метеорологические величины (температура воздуха, сумма атмосферных осадков, влажность воздуха, расход воды) в бассейне рек; величина и состав сбросов ЗВ промышленных сточных вод по данным государственной статистической отчетности 2-тп (водхоз); виды и количества внесенных минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распаханность и эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства.

2. Разработать структуру и создать базу данных "Качество речных вод РТ", содержащую многолетнюю информацию, позволяющую проводить обработку данных, расчеты между базами, осуществлять просмотр, ввод, обновление и графическое представление информации, расширять тематику и число объектов базы данных, а также привязывать ее к цифровым электронным картам. Совместимую с современным программным обеспечением.

3. Дать интегральную оценку качества вод pp. Казанки, Свияги, Степной Зай в ретроспективе лет. Выявить приоритетные ЗВ вод, вносящие основной вклад в формирование их качества.

4. Оценить относительный вклад организованных и диффузных источников в общее загрязнение воды рек.

5. Выявить и количественно описать характер взаимосвязи между интегральными показателями качества вод и метеорологическими показателями (температура воздуха, сумма атмосферных осадков, влажность воздуха).

6. Определить и количественно описать роль метеорологических величин в интенсивности процессов физического (сорбционно-

седиментационного) самоочищения вод pp. Казанки, Свияги, Степной Зай. Исследовать интенсивность и факторы биохимического самоочищения вод в течение гидрологического года на примере р. Казанки.

7. Обосновать подход к региональному нормированию доз внесения фосфор - и азотсодержащих минеральных удобрений на водосбор (на примере р. Казанки) с учетом гидрометеорологических величин в целях снижения негативных воздействий на качество поверхностных вод. Рассчитать предельно допустимые нагрузки на водосбор в виде диапазона допустимых доз фосфорных и азотных удобрений, отвечающего экстремальным величинам температуры и суммы атмосферных осадков в речном бассейне.

8. Оценить уровень антропогенной нагрузки на речные воды Предка-мья, Закамья и Предволжья РТ в зависимости от основных факторов (организованный сброс ЗВ в составе промышленных сточных вод; внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распаханность и эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства) и создать тематические цифровые электронные карты-схемы по-факторной и интегральной антропогенной нагрузки на речные воды. . .

Научная новизна работы. Впервые для территории РТ выявлена и количественно описана взаимосвязь между интегральными показателями качества вод и гидрометеорологическими величинами (температура воздуха, сумма атмосферных осадков, расход воды) за период с 1982 по 2002 гг.

: Найдена зависимость между количеством взвешенных частиц в реч-

ной воде и обобщенным показателем степени ее загрязнения либо основными метеорологическими величинами (температура, сумма осадков) в период с 1982 по 2002 гг., а также показателями мощности биохимического самоочищения воды р. Казанки в годовом цикле и общим уровнем ее загрязнения.

Показан преобладающий вклад диффузных источников (88- 93%) в химическое загрязнение исследуемых речных вод. Установлена соизмеримость концентрации приоритетных ЗВ для рек, протекающих в различных физико-географических зонах и испытывающих различную антропогенную нагрузку от организованных сбросов.

В дополнение к существующим подходам к оценке влияния на агро-ландшафты и качество вод агрохимических мероприятий развит новый подход к нормированию биогенных элементов на водосбор, основанный на учете гидрометеорологических величин.

Созданы тематические цифровые электронные карты-схемы по-факторной и интегральной антропогенной нагрузки на речные воды Предкамья, Закамья и Предволжья РТ, на основе которых возможно принятие управленческих решений по регулированию качества речных вод.

Практическая значимость работы.

Результаты данной работы использованы при составлении эколого-водохозяйственной карты Куйбышевского водохранилища по заданию Министерства природных ресурсов России (2002 г.). Отдельные разделы диссертационной работы используются при чтении общепрофессиональных курсов "Геохимия биосферы" и "Химия окружающей среды" для студентов экологического факультета Казанского государственного университета по специальности 013100 - экология. Разработанная на основе систематизированной и обобщенной многолетней информации база данных "Качество речных вод РТ" и тематические электронные карты-схемы по -факторной и интегральной антропогенной нагрузки на поверхностные воды РТ передана в Министерство экологии и природных ресурсов РТ для использования в природоохранной практике. Результаты исследования использованы специалистами Министерства экологии и природных ресурсов РТ при составлении отдельных разделов Государственных докладов "О состоянии окружающей природной среды в РТ" за 1997-2003 гг. '

Основные положения, выносимые на защиту:

- Интегральные показатели качества вод исследуемых рек линейно связаны с метеорологическими величинами (температура воздуха, сумма атмосферных осадков).

- Количество взвешенных частиц (КВЧ) в воде всех исследуемых рек линейно связано с обобщенным показателем степени загрязнения воды, а также с основными метеорологическими величинами (температура, сумма осадков).

- Параметры биохимического самоочищения речных вод связаны обратно пропорциональной зависимостью с интегральным показателем качества вод -индексом загрязнения вод (ИЗВб).

- Вклад диффузных источников в загрязнение воды исследуемых рек значительно выше оцененного для организованных сбросов;

-Региональное нормирование антропогенной нагрузки на агроланд-шафты в целях предотвращения негативных воздействий на качество речных вод должно проводиться с учетом гидрометеорологических величин. Региональный норматив доз внесения фосфорных и азотных минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на водосборе р. Казанки представляет собой диапазоны значений (150-220 и 150-420 кг/га, соответственно), отвечающих прогнозируемым максимальным и минималь-

ным значениям средней годовой температуры воздуха и атмосферных осадков в речном бассейне.

Апробация работы. О сновные результаты выполненных исследований докладывались на международных конференциях "Экологическая геология и рациональное недропользование." (Санкт - Петербург, 1997) и "Циклы природы и общества" (Ставрополь, 1999), международной научно-практической конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды" (Москва, 2001), Всероссийской научной конференции "Климат, мониторинг окружающей среды, гидрометеорологическое прогнозирование и обслуживание" (Казань, 2000), Всероссийской научно-практической конференции "Экология, труд, здоровье. Взгляд в XXI век" (Уфа, 1999), Всероссийском конгрессе работников водного хозяйства. (Москва, 2003), Республиканских научных конференциях "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан" (Казань, 1997, 2002, 2003), "Динамика и взаимодействие природных и социальных сфер земли" (Казань, 1998), научно-практической конференции Поволжского региона "Окружающая среда и здоровье населения" (Казань, 1999), Итоговой научной конференции КГУ (2001), Итоговой научной конференции, посвященной Республиканскому конкурсу научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии им. Н.И. Лобачевского (Казань,

2002), Всероссийском конгрессе работников водного хозяйства (Москва,

2003), Шестом международном конгрессе «Вода: экология и технология» (Москва, 2004).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 18 работ, из них 1 коллективная монография, 3 статьи и 14 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 171 наименование. Объем работы 140 страниц, 28 рисунков и 31 таблица.

Данная работа выполнялась в рамках госбюджетной темы "Развитие теоретических и прикладных основ экологического мониторинга" ГР№ 01.98.0006937 код ГСНТИ 87.43.21, при поддержке гранта АН РТ (08-3(Г), 2004 г.) в конкурсе молодых ученых РТ, а также именных стипендий: стипендией фонда ISSEP (1998, 2000, 2001 гг.), главы администрации г.Казани (1999, 2002 гг.), Президента Республики Татарстан (2002 г.), Правительства Российской Федерации (2002 г.).

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. Основные факторы формирования качества поверхностных вод Республики Татарстан (Обзор литературы)

В данной главе приводится физико-географическая характеристика территории РТ, рассматриваются факторы формирования состава речных

вод РТ, а также дается обзор работ, посвященных изучению качества речной воды, влиянию на него различных факторов и определению степени антропогенной нагрузки.

ГЛАВА 2. Исходные материалы и методы их обработки

2.1. Объект исследования

В качестве объекта исследования выбраны малая, средняя и крупная реки, протекающие на территории РТ: рр. Казанка, Степной Зай и Свияга, соответственно. Все исследуемые реки являются рыбохозяйственными, кроме того, имеют республиканский статус памятника природы.

Выбор этих объектов обусловлен следующими особенностями:

- они находятся в различных естественных условиях (подтаежной, лесостепной и широколиственной ландшафтных зонах), благодаря чему бассейны рек могут служить модельными для различных физико-географических районов РТ (Предкамье, Закамье и Предволжье, соответственно);

- значительные площади их водосборов (р. Казанка - 2715 км2, р. Степной Зай - 5020 км2 и Свияга 9530 км2.) обеспечивают хорошую репрезентативность;

- отличаются высокой, но различной преобразованностью ландшафтов: бассейн р. Казанки испытывает преобладающее воздействие промышленного комплекса наряду со значительным воздействием агропромышленного комплекса (АПК); бассейн р. Степной Зай помимо высокой сельскохозяйственной нагрузки подвержен мощному техногенному прессу, обусловленному нефтедобычей и сопутствующими отраслями производства; бассейн р. Свияги наравне с воздействием промышленного комплекса испытывает мощное воздействие, связанное с АПК;

- наличие необходимых для решения поставленных задач непрерывных гидрологических, гидрохимических и метеорологических рядов наблюдений в системе Росгидромета по обязательной программе наблюдений (в фоновых и замыкающих створах) с использованием единого инструментального подхода. Временной интервал исследования охватывает диапазон с 1982 по 2002 гг., для которого характерна максимальная полнота данных для всех рядов наблюдений в рамках принятой в стране системы ОГСНК на территории РТ.

2.2. Материалы и методы

В качестве исходных материалов использованы данные министерств и ведомств: метеорологические и гидрохимические наблюдения Управления по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды РТ, данные государственной статистической отчетности об использовании воды по форме 2-тп (водхоз), материалы Министерства экологии и природных ре-

сурсов РТ, Министерства сельского хозяйства и продовольствия РТ, материалы, приведенные в статистических сборниках, а также результаты экспериментальных исследований. Гидрохимические показатели определяли по стандартным методикам. Качество речной воды оценивали по индивидуальной концентрации (р) ЗВ и по значениям (СЛ/ПДК;), представляющим собой кратность превышения предельно допустимых концентраций (ПДКО для водоемов рыбохозяйственного назначения.

Для оценки качества воды использовался обобщенный показатель -индекс загрязненности воды (ИЗВб), рассчитываемый как среднее арифметическое шести частных подиндексов для приоритетных показателей загрязнения (из них два обязательных показателя: БПК5 и содержание растворенного кислорода):

1 6 С

изв<=б£тщ; О)

где С, концентрация 1 - го загрязняющего вещества.

Оценку суммарного годового выноса приоритетных ЗВ (WЛ.) выполняли по следующей формуле (Кондратьев, 1996):

Wíftl=ICiVj (2)

1=1

где р и V) - средняя концентрация ЗВ в створе реки (мг/л) и объем стока реки (м3/с), Т - количество интервалов осреднения по времени.

Поскольку сток ЗВ в реке формируется под влиянием организованных и диффузных источников, то оценку вклада диффузных источников ^2) определяли на основе фактических материалов государственной ста-тотчетности по форме 2-тп (водхоз) с использованием следующей формулы:

т^-т^ + мъ, (3)

где Wi вклад организованных источников сбросов.

Для характеристики интенсивности процессов самоочищения водного объекта использовали метод (Фрумин, Слотина, 1993), основанный на определении величины биологического потребления кислорода (БПК) в пробах воды в присутствии индивидуальных 5 эталонных (модельных) веществ (этанол, гексанол, пропанол, этиленгликоль, фенол).

В качестве антропогенных факторов, оказывающих влияние на качество поверхностных вод, рассмотрены: внесение минеральных удобрений и средств защиты растений, сбросы промышленных предприятий, распа-ханность и эродированность почв, влияние животноводческих комплексов.

Уровень воздействия каждого из рассматриваемых факторов на качество поверхностных вод оценивали в баллах (в диапазоне 0 - 1, отвечающем минимальной и максимальной нагрузке, соответственно) с использо-

ванием рекомендаций Н.Л. Линевича (2000 г.). Для выделения индикаторов антропогенного воздействия проводили ранжирование по 3-х бальной шкале (уровни антропогенного воздействия "выше среднего", "средний", "ниже среднего"). В качестве нормы предложен средний уровень антропогенного воздействия на речные воды, на основе которого возможно принятие управленческих решений.

2.3. Структура базы данных

Разработку базы данных выполняли на ПЭВМ с использованием системы управления базами данных (СУБД) Microsoft Excel 7.0. Выбранная операционная среда совместима с современным программным обеспечением и позволяет проводить обработку информации, привязывать ее ' к электронным картам, расширять тематику базы данных, проводить требуемые расчеты. На основе исходных материалов была создана база данных "Качество речных вод РТ", структура которой приведена в диссертационной работе. Процесс визуализации сформированной базы данных обеспечивался геоинформационной системой Surfer.

2.4. Обработка результатов

С целью получения сопоставимых данных обработку рядов проводили с использованием физико-статистических методов анализа, для чего производили расчеты:

- средних значений и средне квадратических отклонений (СКО);

- коэффициентов асимметрии и эксцесса;

- U - критерия Уилкоксона (Манна - Уитни).

Для определения количественных зависимостей между значениями исследуемых величин использован метод линейной корреляции. Значимость полученных коэффициентов корреляции (г) оценивали с помощью t - критерия Стьюдента с использованием преобразования Фишера для г. Для минимизации ошибок вычислений, обусловленных округлением исходных данных, проводили их формализацию путем нормирования исходных данных на среднемноголетние значения.

2.5. Основные статистические показатели сформированной базы данных

Показано, что распределение рассчитанных основных статистических показателей (среднемноголетние значения, СКО, коэффициенты асимметрии, эксцесса) для следующих величин: температура воздуха, сумма атмосферных осадков, гидрохимические показатели характеризуется, в основном, как близкое к нормальному.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД 3.1. Изменчивость качества поверхностных вод. Приоритетные загрязняющие вещества

Для выявления приоритетных ЗВ в воде исследуемых рек за рассмотренный промежуток времени проведен сравнительный анализ их содержания с величинами ПДК для водоемов рыбохозяйственного назначения. Выявлены приоритетные ЗВ, вносящие наибольший вклад в загрязнение воды исследуемых рек (С,/ПДК, > 1), значения которых приведены в табл. 1.

Таблица 1

Кратность превышения концентрации ЗВ относительно ПДК (СД1ДК0 в воде рек

Река Г риоритетные ЗВ

Железо общее Медь Нитрит-ионы Ионы аммония Фенолы Нефтепродукты Фосфор

Казанка 6,8 7,0 3,5 3,2 3,0 1,3 1,2

Степной Зай 6,8 6,0 4,5 3,5 4,0 2,4 2,5

Свияга 8,8 6,0 4,7 3,3 3,0 1,7 1,4

Показано, что для исследованных водных объектов вырисовываются некоторые общие закономерности. Прежде всего, для всех рек это один и тот же набор ЗВ. Кроме того, для всех рассматриваемых водотоков характерны близость значений С,/ПДК1 приоритетных ЗВ и их снижение в следующем ряду:

Железо общее => медь => нитрит ионы => => ионы аммония=>фенолы=> нефтепродукты=>фосфор Анализ значений СКО гидрохимических показателей позволяет судить о путях поступления данных ингредиентов в исследуемые речные воды. Можно предполагать, что для ЗВ (железо, медь), СКО концентрации которых в воде исследуемых рек с различной антропогенной нагрузкой колеблется в незначительных диапазонах (СКО = 0,26-0,28; 0,00370,0039, соответственно), основной путь поступления связан с геоморфологическими особенностями территории (природными факторами). Напротив, для других ингредиентов (фосфор, нитриты и ионы аммония) этот статистический параметр в тех же условиях изменяется весьма существенно (СКО = 0,24-0,59; 0,02-0,12 и 0,21-0,37, соответственно), что может свидетельствовать о значительном вкладе привноса данных ингредиентов в речную воду за счет антропогенных факторов.

Для оценки качества поверхностных вод исследуемых водотоков рассчитаны интегральные показатели ИЗВб. С использованием рангового и -

критерия ' Уилкоксона (Манна - Уитни) показано, что эти величины на всех исследуемых реках принадлежат к одной генеральной совокупности, т.к. соотношение 11ф> и^ выполняется для всего рассматриваемого массива данных.

Изменчивость качества воды рек Степной Зай (1), Свияги (2) и Казанки (3) за период 1982 - 2002 гг. приведена на рис. 1. За рассмотренный период времени четвертый класс качества "загрязненные воды", выделяется как преобладающий. При этом отчетливо прослеживается симбатность изменения индекса ИЗВб во времени для ' всех изученных водотоков.

3.2. Организованные и диффузные источники как фактор загрязнения вод исследуемых рек Для выявления преобладающих источников загрязнения рек проведен анализ изменения массы сбрасываемых загрязненных сточных вод в рр. Казанку, Свиягу и Степной Зай за период 1991 - 2001 гг. Причем из включенных в базу данных 43 ингредиентов, поступавших в этот период в воды исследуемых рек в составе сточных вод предприятий, анализировались лишь приоритетные для данных рек ЗВ (раздел З.1.): железо общее, медь, нитрит ионы, ионы аммония, фенолы, нефтепродукты, фосфор. «1 изв.

ужренно з*п)яэн*ннм

1912 19(4 198« Ш! 1990 1991 1994 1996 1998 20С0 2002

Рис, 1. Изменчивость качества воды рек Степной Зай (1), Свияги (2), Казанки (3) в ретроспективе лет

С использованием данных государственной статистической отчетности 2-тп (водхоз) показано, что масса ЗВ, сбрасываемых ежегодно в каждую из исследуемых рек в составе сточных вод предприятий, значительно различается: среднегодовая масса сброса железа (общего), меди, нефтепродуктов и фосфора в р. Степной Зай в 3,4; 1,7; 1,6 и 223 раза превышает этот же показатель для р. Казанки; в воды р. Степной Зай поступает наибольшее количество азота минерального, которое в 134 и 28 раз превыша-

ет ежегодный сброс нитрит-ионов (рис. 2) и в 318 и 109 раз - ионов аммония в р. Казанку и р. Свиягу, соответственно.

Обнаружено значительное различие в антропогенной нагрузке со стороны организованных источников загрязнения, а с другой, - отмеченная выше соизмеримость концентрации приоритетных ЗВ во всех трех исследуемых реках. Это согласуется с высказанным предположением о том, что общим фактором для изучаемых рек, регулирующим концентрацию данных ингредиентов, выступает в целом поверхностный сток этих элементов с территории водосбора.

В работе проведена количественная оценка относительного вклада организованных и диффузных источников в загрязнение исследуемых речных вод приоритетными загрязняющими веществами, которые, как показано выше (раздел 3.1.) составляют единый перечень для всех трех исследуемых рек. Был оценен общий сток (WA.) приоритетных ЗВ, поступающих с организованным сбросом в воду исследуемых рек за период с 1991 - 2001 гг. Показано, что общий вклад приоритетных поллютантов в загрязнение воды р. Казанки за счет организованных сбросов составляет лишь около 7%, а основной вклад (93%) вносят диффузные источники загрязнения. На других исследуемых реках (pp. Степной Зай и Свияга) также выявлен преобладающий вклад диффузных источников (88 и 91% соответственно).

100 т

19» 1992 1993 1994 1995 1996 1997 199« 1999 1000 5001

ЕЯ Казани ИСмлга 1Сплной Э«Й I

Рис. 2. Среднегодовая масса нитрит-ионов, поступающих в составе

сточных вод предприятий в рр. Казанка, Свияга и Степной Зай, т/год.

Высказанное предположение об определяющем вкладе диффузных источников согласуется с данными о симбатности многолетней внутри годовой изменчивости нормированных значений расхода воды и стока приоритетных ЗВ (рис. 3) на примере р. Казанки.

-1

--ж—2

Месяцу

1 2 3 4 5 6 7 Я 9 10 11 12

Рис. 3. Внутригодовая изменчивость нормированных значений расхода воды (0„=0/С>Ср -1) и стока (8) соединений железа (2), меди (3) и фенолов (4) в р. Казанке 3.3. Зависимость уровня загрязнения речных вод от метеорологических величии

Принадлежность рассчитанных значений ИЗВб воды pp. Казанки, Свияги и Степной Зай к одной и той же генеральной совокупности, близость численных значений концентраций каждого из приоритетных ЗВ, а также однотипный характер кривых, отражающих динамику ИЗВб за исследуемый период для трех рек позволяет предположить, что качество вод изучаемых рек формируется под влиянием общих региональных факторов. В качестве последних могут выступать метеорологические величины — температура воздуха (Т) и количество осадков являющиеся наиболее значимыми характеристиками климата любого региона.

Влияние метеорологических величин на изменчивость загрязнения воды исследуемых рек изучено с использованием метода регрессионного анализа. В качестве интегральной характеристики уровня загрязнения вод использован обобщенный показатель К, представляющий собой среднее арифметическое концентраций приоритетных ЗВ.

1 7 С

(4)

где О) концентрация i - го приоритетного ЗВ.

Получены уравнения множественной регрессии, определяющие зависимость показателя К от среднегодовых нормированных значений температуры воздуха и суммы атмосферных осадков для каждой из исследуемых рек:

К, = -1,01 Т(-0,54 Я, - 3,39; гда = 0,51; (5)

К, = -2,00 Т, -1,87 ^ - 4,14; г„, = 0,47 (6)

К.--МЗТ, -0;05 ^ -4,'70; г„, = 0,52 (7)

где индексы к,зис соответствуют рр. Казанке, Свияге и Степной Зай.

Обратный характер зависимости уровня загрязнения рек от температуры для всех изученных рек может быть обусловлен тем, что с повышением температуры активизируются процессы биохимического самоочищения и испарения с поверхности водосбора. Что касается аналогичной зависимости от суммы осадков, то более интенсивные осадки в бассейнах данных рек способствуют снижению уровня загрязнения, по-видимому, за счет разбавления природных вод.

3.4. Роль метеорологических величин в некоторых механизмах самоочищения речных вод

Интенсивность процесса самоочищения воды исследуемых рек по сорбционно-седиментационному механизму. Одним из механизмов самоочищения исследованных речных вод может быть адсорбция ЗВ на поверхности природных сорбентов - взвешенных частиц и последующая их седиментация в донные отложения, так как веществами (табл. 1.), вносящими основной вклад в общий уровень загрязнения воды исследуемых рек (а, следовательно, и в численные значения формализованных обобщенных показателей загрязнения воды), являются ионы металлов (железо и медь), склонные к сорбции на границах раздела фаз.

Нами предпринята попытка оценить вклад показателя ' КВЧ в формирование качества исследуемых вод методом линейной регрессии. Выявлены уравнения регрессии, описывающие зависимость интегрального показателя К от КВЧ.

Кц = - 4,9 КВЧк + 10,8 г.„ = 0,56 (8)

К, = -0,3 КВЧ,+ 3,5 г,,, = 0,48 (9)

Кс = -0,5КВЧе + 3,4 г„ = 0,44 (10)

Из уравнений регрессии (8-10) следует, что с увеличением содержания в воде взвешенных частиц уровень ее загрязнения снижается. Показатель КВЧ вносит в изменчивость значений величины К 19-31%.

Неслучайно поэтому значения КВЧ находятся в линейной зависимости от метеорологических величин (температуры воздуха и суммы осадков). Соответствующие уравнения регрессии для каждой из исследуемых рек приведены ниже:

КВЧ, = 1,1Т« + 0. ЗК.-Э, 39, т,к = 0,83 1)

КВЧ, = 0,71", + 2,5К -4,14 Гц, = 0,48 (12) КВЧе=1,4Тс + 0,911с-4,7 г,.я = 0,55 (13)

Действительно, именно метеорологические величины (влияя на поверхностный сток) определяют во многом изменчивость показателя КВЧ (23-69%).

Соизмеримость вклада метеорологических величин и КВЧ в изменчивость показателя К объясняется единством процесса поверхностного стока, с одной стороны, определяемого метеорологическими величинами, а с другой, - определяющего количество привносимого в поверхностные воды взвешенного вещества. Таким образом, выявлена зависимость между уровнем загрязненности рек приоритетными поллютантами и основными метеорологическими величинами - температурой воздуха и суммой выпавших осадков и показана определяющая роль сложной взаимосвязи сорбционных, седиментационных процессов и климатических факторов в | самоочищении речных вод.

Интенсивность биохимического самоочищения воды р. Казанки. Для оценки экологического состояния р. Казанки в данной работе предпринята также попытка определить потенциальную способность вод к биохимическому самоочищению. На базе экспериментальных величин БПК для исследованных проб воды рассчитывались величины индекса самоочищения: I = (БПКзв-БПКк)/БПКт, где БПКзВ и БПКК - полное биохимическое потребление кислорода (БПК) в пробах воды, содержащих стандартное загрязняющее вещество и в контрольной (холостой) пробе соответственно; БПКТ - полное биохимическое потребление кислорода, рассчитываемое теоретически по уравнению реакции окисления стандартного вещества при выбранной начальной концентрации).

Несмотря на то, что точки пробоотбора на р. Казанке находятся в черте города под сильным антропогенным воздействием, мощность биохимического самоочищения, оцениваемая величиной индекса (I), в течение всего периода наблюдений можно охарактеризовать как среднюю (0,30<1<0,90). Среднее за период наблюдений значение индекса биохимического самоочищения I воды р. Казанки имеет значение I = 0,59. Таким | образом, в летний период численные значения индекса I достаточно вы- ^ соки (0,73-1,11) и снижаются лишь к осени в связи с завершением актив- | ной фазы самоочищения. В апреле, в период половодья, интенсивность ; биохимического самоочищения воды существенно снижается (I = 0,5), а у правого берега иногда характеризуется даже как низкая (1= 0,27). По-видимому, в период половодья, когда вместе с талыми снеговыми водами в водные объекты поступает большое количество загрязняющих веществ, система естественного биохимического самоочищения нарушается.

Полученные данные позволили выявить линейную зависимость меж-

ду индексом биохимического самоочищения и обобщенными характеристиками качества воды (ИЗВ): > 1=-0,084 ИЗВ +1,03, г=0,59, (14)

Аналогичные зависимости с близкими по величине коэффициентами

были получены и при независимом анализе результатов, характеризующих качество воды и ее самоочищающую способность по отдельности у правого и левого берегов р. Казанки.

Отрицательный знак углового коэффициента в уравнении регрессии (14) свидетельствует о том, что увеличение общего уровня загрязнения водоема, характеризуемого величиной ИЗВ, приводит к ослаблению интенсивности биохимического самоочищения водной толщи, по-видимому, за счет ослабления микробиологической деятельности; наличие же свободного члена в уравнениях указывает на существование также и иных механизмов, способствующих самоочищению воды исследуемого водного объекта.

ГЛАВА 4. НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ РЕЧНЫХ ВОД

Совокупность полученных нами результатов позволяет предложить некоторые подходы к нормированию и минимизации антропогенной нагрузки на бассейны исследуемых рек с учетом метеорологических величин и использованием индикаторов состояния окружающей среды на основе созданной базы данных "Качество речных вод РТ".

5.1. Нормирование химической нагрузки на водосбор

Значительная роль поверхностного стока в формировании качества исследованных речных вод и сельскохозяйственная освоенность их бассейнов диктует необходимость включения механизма нормирования внесения удобрений на водосбор. В дополнение к существующим подходам к оценке нагрузки биогенных элементов на агроландшафты в данной работе развит подход, основанный на учете метеорологических величин для ограничения поступления биогенных элементов в воду рек с поверхностным стоком (на примере р. Казанки).

Показано, что концентрация фосфора общего и азота аммонийного (по действующему веществу - д.в.) в воде р. Казанки достоверно зависит от метеорологических величин (среднегодовая температура воздуха Т,°С; сумма атмосферных осадков Я, мм в период половодья) и доз (8; кг д.в./га) внесения азотных и фосфорных удобрений под с/х культуры в бассейне реки.

= 0,74 Эр + 0,20Т - 0,97, г1в = 0,96 (15) = 0,595н - 0,492Ка + 0,51, г„ = 0,91 (16)

Получены уравнения (15, 16) множественной регрессии, которые описывают изменчивость концентраций фосфора общего и

азота аммонийного (Ск, мг/л) в воде реки, с использованием которых рассчитаны предельно-допустимые дозы внесения фосфорных и азотных удобрений (ПДН) с учетом метеорологических условий водосбора, при

которых концентрация биогенных элементов в воде реки не будет превышать нормативов ПДК (табл. 2). Рассчитанные региональные нормативы доз внесения минеральных удобрений на водосбор представляют собой диапазоны значений ПДН, отвечающих экстремальным значениям температуры и суммы атмосферных осадков в речном бассейне.

Таблица 2

Предельно допустимая нагрузка фосфорных (ПДНР) и азотных удобрений (ПДНм) с учетом метеорологических величин [температуры воздуха (Т) и суммы атмосферных осадков (И)] на водосборе р. Казанки

т,°с ПДН,, кг д.в7 га пашни мм ПДНы, кг д.в./ га пашни

т 150 Кщах 420

Т 180 К« 330

т 1 пшн 220 150

Так, при прогнозируемых максимальных значениях среднегодовой температуры воздуха в бассейне р. Казанки возможно внесение фосфорных удобрений до 150, а при минимальных - до 220 кг д.в./га. Для обеспечения нормативов качества воды р. Казанки по сумме минерального азота при прогнозируемых максимальных значениях атмосферных осадков (Яа) возможно внесение азотных удобрений до 420, а минимальных - до 150 кг д.в./га.

Итак, расчет ПДНР требует учета температуры, а ПДНК - учета суммы осадков. Это различие факторов нормирования может быть связано с формой нахождения, трансформации и миграции того или другого биогенного элемента в действующем веществе минеральных удобрений.

Завершая данный раздел, необходимо отметить, что рассчитанные нормативы ПДН должны рассматриваться как относящиеся к данному бассейну, поскольку они в неявном виде включают соответствующие характеристики типа почв, вида выращиваемых культур, прогнозируемого плодородия, параметры, влияющие на интенсивность поверхностного стока (эродируемость, залесенность водосбора и др.) и т.д. Использование | данного подхода к бассейнам рек позволит корректировать величины ПДН, оцененные с позиций благополучия агроэкосистем, что будет способствовать не только повышению урожайности культур и рациональному использованию дорогостоящих минеральных удобрений, но и минимизации поверхностного стока ЗВ в речные воды и созданию оптималь- ; ных условий для использования водных ресурсов в народнохозяйственных целях.

4.2. Оптимизация качества речных вод с использованием индикаторов антропогенной нагрузки

Для решения одной из актуальнейших задач охраны водных ресурсов целесообразно применение сравнительных систем оценок, позволяющих формализовать процедуру принятия решений на основе экологических индексов/индикаторов качества окружающей среды.

В работе предпринята попытка нормирования антропогенной нагрузки на бассейны исследуемых рек с использованием индикаторов состояния речных вод. В качестве антропогенных факторов, оказывающих зна- • чительное влияние на изменение сложившегося геохимического фона речных вод, рассмотрены как организованные сбросы, так и диффузные источники загрязнения (распаханность сельскохозяйственных угодий, эродированность земель, влияние животноводческих комплексов, использование минеральных удобрений и средств защиты под сельскохозяйственные культуры).

На основе информации блока "Антропогенная нагрузка" созданной базы данных "Качество речных вод РТ" проведена бальная оценка воздействия каждого из перечисленных антропогенных факторов и получены индикаторы экологического состояния рек по административным районам РТ путем ранжирования антропогенной нагрузки по уровням: "средний", "выше" и "ниже среднего".

Выполнен расчет распределения площадей природных регионов РТ по уровню антропогенной нагрузки на речные воды от отдельных видов воздействия (табл. 3).

Таблица 3

Распределение в природных регионах Республики Татарстан площадей по

уровню интегральной антропогенной нагрузки на речные воды, %

Природные регионы РТ Уровень комплексного антропогенного воздействия на качество речных вод

ниже среднего (<1,3) средний (1,3-3,5) выше среднего (>3,5)

Предволжье 39,9 30,5 29,5

Западное Предкам ье 7,6 42,8 49,5

Восточное Предкам ье - - 100,0 -

Западное Закамье 36,1 51,1 12,8

Восточное Закамье 26,0 40,6 33,4

Республика Татарстан в целом 29,3 39,7 31,0

Практические результаты исследований представлены в виде шести тематических карт - схем по каждому из рассмотренных факторов (сбро-

сы промышленных предприятий, распаханность сельскохозяйственных угодий, эродированность земель, влияние животноводческих комплексов, использование минеральных удобрений и средств защиты растений под сельскохозяйственные культуры), на основе которых составлена карта -схема интегральной антропогенной нагрузки на качество поверхностных вод (рис. 4).

Рис. 4. Карта-схема интегральной антропогенной нагрузки на речные воды по районам Республики Татарстан

На значительной части территории РТ (39,7%) уровень интегральной антропогенной нагрузки на реки характеризуется как "средний", уровень "выше среднего" свойственен 31,0%, а 29,3% территории имеют уровень "ниже среднего".

Установлен вклад каждого из рассматриваемых антропогенных факторов в интегральную нагрузку на речные воды. В среднем по РТ наибольший вклад в интегральную антропогенную нагрузку от рассмотренных факторов вносят распаханность (30%) и эродированность почв (23%), наименьший вклад вносят сбросы (3%).

ВЫВОДЫ

' 1. Разработана структура и создана база данных "Качество речных

вод РТ", содержащая информацию (метеорологические величины и гидрохимические показатели; данные государственной статистической отчетности об использовании воды по форме 2-тп (водхоз); материалы по внесению минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и использованию средств защиты растений; информация по эродированно-сти и распаханности земель; данные по поголовью скота и птицы в животноводческих комплексах). База данных позволяет осуществлять просмотр, ввод, обновление и графическое представление информации, а также проведение требуемых расчетов.

2. Рассчитаны интегральные индексы (ИЗВ6) качества воды малой, средней и крупной рек Республики Татарстан (Казанки, Свияги, Степной Зай) как модельных для различных физико-географических районов РТ (Предкамья, Закамья и Предволжья) за период 1982 - 2002 гг. Показана принадлежность рассчитанных значений ИЗВ6 к одной генеральной совокупности. Обнаружен однотипный характер изменения индекса ИЗВб для воды всех исследуемых рек в течение исследуемого периода.

3. Выявлены приоритетные ЗВ вод рр. Казанки, Свияги и Степной Зай. Показано, что среднемноголетние концентрации ЗВ снижаются в ряду: (железо общее => медь => нитрит ионы => ионы аммония =>фенолы => нефтепродукты =>фосфор) и имеют близкие значения для всех изучаемых рек, различающихся уровнем антропогенной нагрузки.

4. Показано, что общим фактором для исследуемых рек, регулирующим концентрацию приоритетных ЗВ на фоновых станциях, выступает в целом поверхностный и подземный сток этих ЗВ с площади водосбора, т.е. качество вод исследуемых рек формируется под влиянием общих региональных факторов. Этот вывод согласуется со следующими фактами:

, , - преобладающий вклад диффузных источников (88-95%) в загрязнение вод приоритетными ЗВ на фоновых станциях;

- однотипный характер кривых, отражающих динамику ИЗВб за данный период, и соизмеримость среднемноголетней концентрации приоритетных ЗВ во всех трех исследуемых при выявленном значительном различии в антропогенной нагрузке на каждую из рек со стороны организо-

; ванных источников загрязнения;

- отсутствие согласованности в характере изменения годового химического стока приоритетных ЗВ и их поступления за счет организованных источников (на примере р. Казанки);

- совпадение гидрографов внутригрдового стока воды и стока приоритетных ЗВ с максимумом, приходящимся на период половодья.

5. Выявлена и количественно описана взаимосвязь показателей каче-! ства речных вод с элементами влаго - и теплооборота:

- для всех трех исследованных рек интегральные показатели качества воды достоверно связаны с метеорологическими величинами линейными зависимостями (температура воздуха, сумма атмосферных осадков);

- косвенный показатель (КВЧ) способности к физико-химическому самоочищению речных вод линейно связан с обобщенным показателем степени загрязнения воды всех исследуемых рек, а также с основными метеорологическими величинами (температура, сумма осадков), а параметры биохимического самоочищения воды р. Казанки связаны обратно пропорциональной зависимостью с интегральным показателем качества вод - индексом загрязнения вод (ИЗВ6).

, 6. Предложен подход к корректировке региональных норм антропогенной нагрузки на аграрно-освоенные водосборы, основанный на учете изменчивости метеорологических величин, в целях предотвращения негативных воздействий на качество речных вод. Рассчитанный на примере р. ? Казанки региональный норматив доз внесения фосфорных и азотных минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на водосборе представлен в виде диапазонов значений (150-220 и 150-420 кг/га, соответственно), отвечающих прогнозируемым максимальным и минимальным значениям средней годовой температуры воздуха и атмосферных осадков в речном бассейне.

7. Выполнена оценка воздействия антропогенной нагрузки на речные воды РТ по административным районам (рассмотрены следующие основные антропогенные факторы: организованный сброс ЗВ в составе промышленных сточных вод; внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распа-ханность и эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства).

Проведено ранжирование уровня антропогенной нагрузки (уровни: средний, выше и ниже среднего), принятых в качестве индикаторов состояния речных вод. Созданы тематические электронные карты-схемы по-факторной и интегральной антропогенной нагрузки на поверхностные воды Предкамья, Закамья и Предволжья РТ. Установлено, что на значитель- ,/* ной части территории РТ (39,7%) уровень интегральной антропогенной нагрузки от рассмотренных антропогенных факторов характеризуется как "средний", уровень "выше среднего" свойственен 31,0%, а 29,3% террито- ■ Г рии имеют уровень "ниже среднего".

Средний уровень антропогенной нагрузки на поверхностные воды предложено принять за норму, на основе которой возможно принятие

I управленческих решений по регулированию качества речных вод путем

; поэтапного приближения к заданному уровню как интегральной, так и ; по-факторной антропогенной нагрузки. Использование подобных показа' телей позволяет определить приоритетность проведения природоохранных мероприятий, оптимизировать бюджетные расходы и повышает эффективность управления качеством поверхностных вод.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

* > -

Коллективная монография

1. Минакова Е.А Экологические проблемы малых рек Республики ' Татарстан (на . примере Меши, Казанки и Свияги) / В.А. Яковлев,

B.З. Латыпова, Е.А Минакова и др. - Казань: Изд-во Фэн, 2003. - 288 с. Статьи

2. Минакова Е.А. Роль метеорологических факторов в загрязнении малых рек / В.З. Латыпова, Е.А. Минакова, О.Г. Яковлева, Д.А. Семанов // Экологическая химия, 2001. -Т. 10, № 2. — С. 115 -123.

3. Minakova Е.А. Performance self-cleaning of ability of the river Kazanka. / V.Z. Latypova, EA Minakova, O.G. Yakovleva,

; Yu.P. Perevedentsev, D.A. Semanov // Environmental radioecology and ap-

l plied ecology, 2001. - Vol.7, № 2. - P. 15-21.

4. Минакова Е.А. Подходы к региональному нормированию нагрузки ! фосфор - и азотсодержащих минеральных удобрений на водосборную : площадь реки / Е.А. Минакова, В.З. Латыпова // Безопасность жизнедея-i тельности. — Москва, 2003, № 12. — С. 36 - 40.

Тезисы докладов

5. Минакова Е.А. Медь в поверхностных водах Республики Татарстан / Г.Р. Булка, В.З. Латыпова, А.П. Шлычков, Е.А. Минакова // Международная конференция. Экологическая геология и рациональное недропользование. Становление научного направления и образования. — Санкт-Петербург, 1997. — С. 60-61.

6. Минакова Е.А. Зависимость некоторых общих показателей загрязнения водотоков от метеорологических факторов. / В.З. Латыпова, О.Г. Яковлева, Е.А. Минакова // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Тезисы докладов III Республиканской научной

№

конференции. — Казань: Изд-во Татполиграф, 1997. — С. 37. | 7. Минакова Е.А. Влияние основных климатообразующих факторов

J на загрязнение поверхностных вод / В.З. Латыпова, Е.А. Минакова,

О.Г. Яковлева // Динамика и взаимодействие природных и социальных сфер земли. / Тезисы докладов научной конференции. — Казань, 1998. —

C. 67 - 68.

8. Минакова Е.А. Вода р. Казанки как фактор формирования качества

15190 90

•Г

поверхностных вод Куйбышевского водохранилища в районе водозабора ;

/ Е.А Минакова, О.Г. Яковлева, В.З. Латыпова // Окружающая среда и ( здоровье населения. Тезисы докладов VII научно-практической конференции Поволжского региона. — Казань: 1999. — С. 22 - 23.

9. Минакова Е.А Периодичность степени загрязнения речной воды и определяющие 'ее факторы как база управления нагрузкой на водоем. /

B.З. Латыпова, О.Г. Яковлева, Е.А. Минакова // VII Международная кон- Г] ференция "Циклы природы и общества" / Тезисы международной конфе- ) ренции. — Ставрополь, 11-14 Октября 1999.- С. 14-19. *

10. Минакова Е.А. Влияние азональных факторов на формирование . качества воды р. Казанки / В.З. Латыпова, Е.А. Минакова // Климат, мо- ■ ниторинг окружающей среды, гидрометеорологическое прогнозирование

и обслуживание. / Тезисы докладов Всероссийской научной конференции. ; — Казань: Унипресс, 2000. - С. 124-126. V

11. Минакова Е.А Влияние организованных сбросов и диффузных ] источников на уровень загрязнения речной воды / Е.А. Минакова,

А.П. Шлычков, Е.И. Игонин // Проблемы управления качеством окру- 1 жающей среды. / Сборник докладов V ' Международной научно-практической конференции. — М.: Изд-во Прима-Пресс-М, 2001. -

C. 148-151.

12. Минакова Е.А. Подходы к управлению качеством воды р. Казанки / ЕА Минакова // Республиканский конкурс научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии им. Н.И. Лобачевского. Сборник тезисов итоговой конференции. Том И. — Казань: 2002. — С. 18 -19.

13. Минакова Е.А. Влияние факторов окружающей среды на формирование качества воды реки Казанки / В.З. Латыпова, О.Г. Яковлева,

Е.А. Минакова, А.Р. Шагидуллина // Всероссийский конгресс работников !. водного хозяйства. Тезисы докладов Всероссийского конгресса. — Москва, 2003. - С. 285 - 286.

14. Минакова Е.А. Индикативное управление диффузными источниками загрязнения водных объектов / Е.А. Минакова, В.З. Латыпова, Б.Г. Петров // Шестой международный конгресс «Вода: экология и технология». Тезисы докладов. — Москва, 200

РНБ Русский фонд

2005-4

Отпечатано на ризографе. 3:

ООПТРОВи..

Содержание диссертации, кандидата географических наук, Минакова, Елена Анатольевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ ФОРМИРОВАНИЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН.

1.1. Физико-географическая характеристика территории Республики Татарстан.

1.2. Особенности формирования качества речных вод.

1.3. Основные этапы исследования речных водосборов.

ГЛАВА 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. Объект исследования.

2.2. Материалы и методы.

2.3. Структура базы данных.

2.4. Обработка результатов.

2.5. Основные статистические показатели сформированной базы данных.

ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН НА УРОВЕНЬ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД.

3.1. Приоритетные загрязняющие вещества и степень загрязнения речных вод.

3.2. Организованные и диффузные источники как фактор загрязнения вод исследуемых рек.

3.3. Зависимость уровня загрязнения речных вод от метеорологических величин.

3.4. Роль метеорологических величин в некоторых механизмах самоочищения речных вод.

ГЛАВА 4. НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К УПРАВЛЕНИЮ КАЧЕСТВОМ РЕЧНЫХ ВОД.

4.1. Нормирование нагрузки минеральных удобрений на агроландшафты.

4.2. Оптимизация качества речных вод с использованием индикаторов антропогенной нагрузки.

ВЫВОДЫ.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод"

Актуальность проблемы. Система малых и средних рек, дренирующих обширные антропогенно измененные территории, относится к числу наиболее характерных ландшафтно-экологических единиц территории Среднего Поволжья и является носителем характерных гидрохимических особенностей водосборов на территории Среднего Поволжья.

Имея значительную протяженность, а также развитую сеть боковых притоков, реки отличаются от водоемов огромной зоной контакта с сушей [144]. Соответственно, их геосистемы, будучи открытыми, характеризуются мощным вещественно-энергетическим и информационным потоком из наземных геосистем. Проточность обеспечивают не только жидкий, но и твердый сток в виде минеральных взвесей, растворенных и других веществ и элементов, а также транзит живых и отмерших животных и растений от верховий к устью. Речная экосистема обладает структурным и функциональным единством не только с ее водосборным бассейном, но и с водоемом - реципиентом.

Она принимает на себя основную нагрузку от последствий хозяйственной деятельности человека и наименее способна справляться с ними, особенно в критические маловодные годы. Антропогенное воздействие особенно велико для рек, протекающих по территории протекающих по территории агроландшафтов, по территории промышленных городов, осуществляющих непосредственный сброс в них городских и промышленных сточных вод. Поэтому проблема оценки качества поверхностных вод и степени воздействия на них антропогенных факторов приобретают особую актуальность. Разработка рациональных и безопасных методов управления качеством речных вод возможна лишь на основе всестороннего исследования закономерностей функционирования речных вод и происходящих в них процессов [170].

Качество поверхностных вод в значительной степени определяется интенсивностью процессов естественного самоочищения поверхностных вод как за счет разбавления, так и за счет активных биохимических и физико-химических процессов в условиях проточной воды и при участии естественных биофильтров - водной растительности.

В связи с прогнозируемым ростом температуры воздуха и суммы атмосферных осадков на ЕТР [136] оценка влияния изменений климатических факторов на формирование качества речных вод представляет большой интерес. Выявление роли метеорологических факторов в формировании качества поверхностных вод может способствовать разработке мер по минимизации стока загрязняющих веществ.

Данное исследование охватывает, таким образом, бассейн Средней Волги на территории РТ - обширного региона России - мощного хозяйственного конгломерата, отличительными особенностями которого являются: многофункциональные типы ландшафтов водосборного бассейна',» испытывающих уже на протяжении длительного времени антропогенное воздействие сельскохозяйственной, нефтедобывающей, энергетической промышленности и т.д. Подобный типичный для России индустриально-аграрный регион может служить моделью для решения геоэкологических задач на региональном уровне.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Осуществить сбор и систематизацию многолетней информации о наблюдениях по следующим показателям: содержание загрязняющих веществ (ЗВ) в фоновых створах исследуемых рек; основные метеорологические величины (температура воздуха, сумма атмосферных осадков, влажность воздуха, расход воды) в бассейне рек; организованный сброс ЗВ в составе промышленных сточных вод по данным государственной статистической отчетности 2-тп (водхоз); внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распаханность, эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства.

2. Разработать структуру и создать базу данных "Качество речных вод РТ", содержащую формализованную многолетнюю информацию, позволяющую проводить обработку информации, расчеты между базами, осуществлять просмотр, ввод, обновление и графическое представление информации, расширять тематику и число объектов базы данных, а также привязывать ее к электронным картам, и совместимую с современным программным обеспечением.

4. Оценить относительный вклад организованных и диффузных источников в общее загрязнение воды рек.

6. Определить и количественно описать роль метеорологических величин в интенсивности процессов физического (сорбционно-седиментационного) самоочищения вод pp. Казанки, Свияги, Степной Зай. Исследовать интенсивность и факторы биохимического самоочищения вод в течение гидрологического года на примере р. Казанки.

7. Обосновать подход к региональному нормированию доз внесения фосфор - и азотсодержащих минеральных удобрений на водосбор (на примере р. Казанки) с учетом гидрометеорологических факторов в целях предотвращения негативных воздействий на качество поверхностных вод. Рассчитать предельно допустимые нагрузки на водосбор в виде диапазона допустимых доз фосфорных и азотных удобрений, отвечающего экстремальным величинам температуры и суммы атмосферных осадков в речном бассейне.

8. Оценить уровень антропогенной нагрузки на речные воды Предкамья, Закамья и Предволжья РТ от основных факторов (организованный сброс ЗВ в составе промышленных сточных вод; внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распаханность, эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства) и создать тематические электронные карты-схемы по факторной и интегральной антропогенной нагрузки на речные воды.

Научная новизна работы. Впервые выявлена и количественно описана взаимосвязь между интегральными показателями качества вод и гидрометеорологическими величинами (температура воздуха, сумма атмосферных осадков, расход воды) за период с 1982 по 2002 гг.

Найдена количественная зависимость между количеством взвешенных частиц в речной воде и обобщенным показателем степени ее загрязнения либо основными метеорологическими величинами (температура, сумма осадков) в период с 1982 по 2002 гг., а также показателями мощности биохимического самоочищения воды р. Казанки в годовом цикле и общим уровнем ее загрязнения.

В дополнение к существующим подходам к оценке нагрузки удобрений на агроландшафты развит новый подход к нормированию антропогенной нагрузки биогенных элементов на водосбор, основанный на учете гидрометеорологических факторов.

Созданы тематические электронные карты-схемы по факторной и интегральной антропогенной нагрузки на речные воды Предкамья, Закамье и Предволжья РТ, на основе которых возможно принятие управленческих решений по регулированию качества речных вод.

Практическая значимость работы.

Результаты данной работы использованы при составлении эколого-водохозяйственной карты Куйбышевского водохранилища по заданию Министерства природных ресурсов России (2002 г.). Отдельные разделы диссертационной работы используются при чтении общепрофессиональных курсов "Геохимия биосферы" и "Химия окружающей среды" для студентов экологического факультета Казанского государственного университета по специальности 013100 - экология. Разработанная на основе систематизированной и обобщенной многолетней информации база данных "Качество речных вод РТ" и тематические электронные карты-схемы по факторной и интегральной антропогенной нагрузки на поверхностные воды Предкамья, Закамье и Предволжья РТ передана в Министерство экологии и природных ресурсов РТ (МЭПР РТ) для использования в природоохранной практике; результаты исследования закладывают предпосылки управления качеством поверхностных вод и использованы МЭПР РТ при составлении отдельных разделов Государственных докладов "О состоянии окружающей природной среды в РТ" за 1997-2002 гг.

Основные положения, выносимые на защиту:

- Интегральные показатели качества вод малой, средней и крупной рек на территории РТ линейно связаны с метеорологическими величинами (температура воздуха, сумма атмосферных осадков).

- Параметры биохимического самоочищения речных вод связаны обратно пропорциональной зависимостью с интегральным показателем качества вод -индексом загрязнения вод (ИЗВ6).

-Региональное нормирование антропогенной нагрузки на агроландшафты в целях предотвращения негативных воздействий на качество речных вод должно включать также учет гидрометеорологических факторов. Региональный норматив доз внесения фосфорных и азотных минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на водосборе р. Казанки представляет собой диапазоны значений (150-220 и 150-420 кг/га, соответственно), отвечающих прогнозируемым максимальным и минимальным значениям средней годовой температуры воздуха и атмосферных осадков в речном бассейне.

Апробация работы. Основные результаты выполненных исследований докладывались на международных конференциях "Экологическая геология и рациональное недропользование." (Санкт - Петербург, 1997) и "Циклы природы и общества" (Ставрополь, 1999), международной научно-практической конференции "Проблемы управления качеством окружающей среды" (Москва, 2001), Всероссийской научной конференции "Климат, мониторинг окружающей среды, гидрометеорологическое прогнозирование и обслуживание" (Казань, 2000), Всероссийской научно-практической конференции "Экология, труд, здоровье. Взгляд в XXI век" (Уфа, 1999), Всероссийском конгрессе работников водного хозяйства. (Москва, 2003), Республиканских научных конференциях "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан" (Казань, 1997, 2002), "Динамика и взаимодействие природных и социальных сфер земли" (Казань, 1998), научно-практической конференции Поволжского региона "Окружающая среда и здоровье населения" (Казань, 1999), Итоговой научной конференции, посвященной Республиканскому конкурсу научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии им. Н.И. Лобачевского (Казань, 2002), Республиканской научной конференции "Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан" (Казань, 2003), Итоговой научной конференции КГУ (2001).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 работ, из них 1 коллективная монография, 3 статьи и 13 тезисов докладов.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы, включающего 152 наименования. Объем работы 131 страница, 28 рисунков и 31 таблица.

Заключение Диссертация по теме "Геоэкология", Минакова, Елена Анатольевна

выводы

1. Разработана структура и создана база данных "Качество речных вод РТ", содержащая формализованную информацию (метеорологические величины и гидрохимические показатели; данные государственной статистической отчетности об использовании воды по форме 2 - тп (водхоз); материалы по внесению минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и использованию средств защиты растений; информация по эродированности и распаханности; данные по поголовью скота и птицы в животноводческих комплексах). База данных позволяет осуществлять просмотр, ввод, обновление и графическое представление информации, а также проведение требуемых расчетов.

2. Рассчитаны интегральные индексы (ИЗВ6) качества воды малой, средней и крупной рек Республики Татарстан (Казанки, Степного Зая, и Свияги) как модельных для различных физико-географических районов РТ (Предкамья, Закамья и Предволжья) за период 1982 - 2002 гг. Показана принадлежность рассчитанных значений ИЗВб к одной генеральной совокупности чисел. Обнаружен однотипный характер изменения индекса ИЗВб для воды всех исследуемых рек в течение исследуемого периода.

3. Выявлены приоритетные загрязняющие вещества (ЗВ) для воды pp. Казанки, Свияги и Степной Зай. Показано, что среднемноголетние концентрации каждого из ЗВ снижаются в следующем ряду: (железо общее медь => нитрит ионы => ионы аммония =>фенолы => нефтепродукты =>фосфор) и имеют близкие значения для всех изучаемых рек, различающихся уровнем антропогенной нагрузки.

4. Показано, что общим фактором для изучаемых рек, регулирующим концентрацию приоритетных ЗВ на фоновых станциях, выступает в целом поверхностный и подземный сток этих ЗВ с водосбора, т.е. качество вод изучаемых рек формируются под влиянием общих региональных факторов. Этот вывод согласуется со следующими фактами:

- преобладающий вклад диффузных источников (88-95%) в загрязнение вод приоритетными ЗВ на фоновых станциях;

- однотипный характер кривых, отражающих динамику ИЗВ за данный период, и соизмеримость среднемноголетней концентрации приоритетных ЗВ во всех трех исследуемых при выявленном значительном различии в антропогенной нагрузке на каждую из рек со стороны организованных источников загрязнения;

- совпадение гидрографов внутригодового стока воды и стока приоритетных ЗВ с максимумом, приходящимся на период половодья.

5. Выявлена и количественно описана взаимосвязь показателей качества речных вод с элементами влаго- и теплооборота:

- показатель КВЧ как косвенный показатель способности к физико-химическому самоочищению речных вод линейно связано с обобщенным показателем степени загрязнения воды всех исследуемых рек, а также с основными метеорологическими величинами (температура, сумма осадков), а параметры биохимического самоочищения воды р. Казанки связаны обратно пропорциональной зависимостью с интегральным показателем качества вод - индексом загрязнения вод (ИЗВб).

6. Предложен подход к корректировке региональных норм антропогенной нагрузки на аграрно освоенные водосборы, основанный на учете изменчивости метеорологических величин, в целях предотвращения негативных воздействий на качество речных вод. Рассчитанный на примере р. Казанки региональный норматив доз внесения фосфорных и азотных минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры на водосборе представлен в виде диапазонов значений (150-220 и 150-420 кг/га, соответственно), отвечающих прогнозируемым максимальным и минимальным значениям средней годовой температуры воздуха и атмосферных осадков в речном бассейне.

7. Выполнена оценка воздействия антропогенной нагрузки на речные воды РТ по административным районам (рассмотрены следующие основные антропогенные факторы: организованный сброс ЗВ в составе промышленных сточных вод; внесение минеральных удобрений под сельскохозяйственные культуры и средств защиты растений на водосбор; распаханность и эродированость почв; степень залесенности территорий; поголовье скота и птицы в предприятиях животноводства).

Проведено ранжирование уровня антропогенной нагрузки (уровни: средний, выше и ниже среднего), принятых в качестве индикаторов состояния речных вод. Созданы тематические электронные карты-схемы по-факторной и интегральной антропогенной нагрузки на поверхностные воды Предкамья, Закамья и Предволжья РТ. Установлено, что на значительной части территории РТ (39,7%) уровень интегральной антропогенной нагрузки от рассмотренных антропогенных факторов характеризуется как "средний", уровень "выше среднего" свойственен 31,0%, а 29,3% территории имеют уровень "ниже среднего".

Средний уровень антропогенной нагрузки на поверхностные воды предложено принять за норму, на основе которой возможно принятие управленческих решений по регулированию качества речных вод путем поэтапного приближения к заданному уровню как интегральной, так и по-факторной антропогенной нагрузки. Использование подобных показателей позволяет определить приоритетность проведения природоохранных мероприятий, оптимизировать бюджетные расходы и повышает эффективность управления качеством поверхностных вод.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата географических наук, Минакова, Елена Анатольевна, Казань

1. Александрова Т.Д. Поиски путей нормирования антропогенных нагрузок / Т.Д. Александрова //Территориальные взаимосвязи хозяйства и природы. -М., 1990.-С. 62 - 75.

2. Алексеев Г.А. Объективный метод выравнивания и нормализации корреляционных связей / Г.А. Алексеев // Метеорология и гидрология, 1969. -№11.- С.56 68.

3. Алекин О.А. Основы гидрохимии. — Л.: Гидрометеоиздат, 1970. — 444 с.

4. Алексеев Г.А. Объективные методы выравнивания и нормализации корреляционных связей / Г.А. Алексеев. Л.: Гидрометеоиздат, 1971. — 363 с.

5. Антипов А.Н. Географические аспекты гидрологических исследований (на примере речных систем Южно-Минусинской котловины) / А.Н. Антипов, Л.М. Корытный. Новосбирск: Наука. - 1981. 177 с.

6. Антипов А.Н. Гидрологические процессы в долине Нижнего Иртыша (гидрологичские аспекты гидрологического анализа) / А.Н. Антипов // Природа таежного Прииртышья. Новосибирск: Наука, 1987. - С. 37

7. Антропогенное перераспределение органического вещества в биосфере. СПб.: Наука, 1993. 206 с.

8. Безель B.C. Экологическое нормирова-ние антропогенных нагрузок И. Методология / B.C. Безель, Ф.В. Кряжимский, Л.Ф. Семериков //Экология-1993.-№ I. С. 36-47.

9. Беззапонная О.В. Самоочищение водных объектов от тяжелых металлов / О.В. Беззапонная // Пятый международный конгресс "Вода: Экология и технология" Экватэк-2002. Материалы конгресса. — Москва: 2003. — С. 150-151.

10. Белоногов В.А. Принципы нормирования качества воды / В.А. Белоногов, Н.П. Торсуев // Тез.-докл. III республ. научн. конф. "Актуальные экологические проблемы Республики Татар-стан". Казань, 1997. - С. 15-16.

11. Белоусова М.Я. Основные свойства нормируемых в воде органических веществ / М.Я. Белоусова, Г.В. Авгуль, Н.С. Сафронова. М.: «Наука», 1987

12. Бовыкин И.В. Тренд анализ концентраций фосфора в воде Ладожского озера / И.В. Бовыкин, Г.Ф. Расплетина, А.О. Румянцев // Экологическая химия, 8(4), 1999. — С. 217-223.

13. Брукс К. Применение статистических методов в метеорологии. / К. Брукс, Н. Карузерс — Л.: Гидрометеоиздат, 1963. — 415 с.

14. Бутаков Г.П. Изменчивость гидролого-геоморфологических процессов в условиях антропогенного воздействия на ландшафты Татарстана /Т.П. Бутаков, В.И. Мозжерин, Г.Р. Сафина, А.Н. Шарифуллин // Вестник

15. Татарстанского отделения Российской Экологической Академии. Казань, 1999.-№2.-С. 20-24.

16. Быков В. Д., Васильев А.В. Гидрометрия / В. Д. Быков, А.В. Васильев — Л.: Гидрометеоиздат, 1977. —441 с.

17. Верещагин М.А. Статистические методы в метеорологии. / М.А. Верещагин, Э.П. Наумов, К.М. Шанталинский — Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1990. — 109 с.

18. Винберг Г.Г. Опыт применения разных систем биологической индикации загрязнения вод / Г.Г. Винберг, А.Ф.Алимов, Е.В. Балушкина // Научные основы контроля качества поверхностных вод по гидробиологическим показателям.—Л., 1977.—С. 124—131.

19. Водные ресурсы и питьевая воды РТ, Казань: Изд-во "Мониторинг", 1997 г,—169 с.

20. Водные ресурсы РТ в 2000 году (Информационный бюллетень). Издание официальное. Казань: Изд - во «Матбугат иорты», 2001 г., - 132 с.

21. Воейков В.И. Климаты Земного шара, в особенности России Избранные сочинения / В.И. Воейков. М: Л. - Т. 1. - С. 163 - 728.

22. Воробейчик Е.Л. Экологическое нормирование техногенных загрязнений наземных экосистем (локальный уровень) / Е.Л. Воробейчик, О.Ф. Садыков, М.Г. Фарофантов — Екатеринбург: УИФ "Наука", 1994. 280 с.

23. Вторжение в природную среду. Основные положения и методы / Пер. с англ. Ред. Р.Е. Манн. М.: Прогресс, 1983.- 191 с

24. Гатин Н.А. О составлении комплексной программы возрождения малых рек Республики Татарстан и экологически рационального земледелия на их водосборных площадях / Н.А. Гатин // Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Казань, 1997. - С. 24.

25. Гаурман И.Н. Системные аспекты моделирования в гидрологии / И.Н. Гаурман // Труды Дальневосточного гидрометеорологического ин-та. -1977. Вып. 63. - С. 3 - 84.,

26. Глушков В.Г. О гидрологии / В.Г. Глушков // Гидрологический вестник. -1915. № 1. С. 3 - 32.; Глушков В.Г. Географо-гидрологический метод/ В.Г. Глушков // Изв. ГГИ. - 1933. - № 57/58. - С. 5 - 9.

27. Голубев Г.Н. Геоинформационное и картографическое обеспечение экологических программ / Г.Н. Голубев, Н.С. Касимов, B.C. Тикунов // Экологияю 1995. - № 5. - С. 339 - 343.

28. Горчаков A.M. Оценка годового стока рек в бассейне р. Уссури / A.M. Горчаков // Всеросийский конгрес работников водного хозяйства, Тезисы докладов. М., 2003. - С. 56

29. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения. — М.: 1988. — 33 с.

30. ГОСТ 17.1.1.01 77 (СТ СЭВ 3544 - 82). Охрана природы. Гидросфера. Использование и охрана воды. Основные термины и определения. 1977 г.

31. ГОСТ 17.1.5.05 85 «Охрана природы. Гидросфера. Общие требования к отбору проб поверхностных и морских вод, льда, атмосферных осадков». 1985 г.

32. Государственный доклад «Водные ресурсы и питьевая вода Республики Татарстан» Казань: Изд-во «Мониторинг», 1997. - 169 с.

33. Государственный доклад о состоянии земель в РТ в 1997 году. — Казань 1998 г.

34. Государственные доклады «О состоянии природных ресурсов и охраны окружающей среды РТ в 1991 2002 гг.». - Казань, 1992 - 2003.

35. Государственный реестр особо охраняемых природных территорий Республики Татарстан Казань: Изд-во «Магариф», 1998. - 315 с.

36. Гродзинский A.M. Перспективы функциональной агрофитоценологии / A.M. Гродзинский, Б.М. Миркин, Э.А. Головко //Методологические проблемы аллелопатии. Киев, 1989. - С. 15-28.

37. Гуляев Ю.П. Задачи экологического и деформационного мониторинга / Ю.П. Гуляев, А.И. Каленицкий // Геодезия и картография. 1996. - № 3. -С. 49-51.

38. Гурьянова J1.B. ГИС для гидролога. Обзор зарубежного опыта / Л.В.Гурьянова, С.Ф. Тумишская //ГИС обозрение. - 1995. - С. 61 - 65.

39. Давыдов Л.К. Водоносность рек СССР, ее колебания и влияние на ее формирование физико-географических факторов / Л.К. Давыдов. Л.: Гидрометеоиздат, 1947. - 162 с

40. Длины малых рек Республики Татарстан: Справочник. Казань: ЗАО «Новое Знание», 2003. - 320 с.

41. Дмитриев В.В. Экологическое нормирование состояния и антропогенных воздей-гвий на природные экосистемы / Дмитриев В.В. // Вестн.Санкт— Петербург.ун-та, сер.7, вып.2(14).— С. 60—70.

42. Единые критерии качества вод. М.: Изд. СЭВ, 1982. - 69 с.

43. Ежегодники качества поверхностных вод по территории Татарстана за 1982 2002 г. г. Самара.

44. Еремеева А.О. Методика экспертной оценки опасности загрязнения пестицидами водных объектов / А.О. Еремеева // Экологическая химия. СПб. 1995. - 4(2). - С. 142 - 160.

45. Еремеева А.О. Оценка антропогенной нагрузки на водную экосистему / А.О. Еремеева, И.В. Викторовский // Экологическая хиимя. СПб. 1998. -7(2), С. 86 - 92.

46. Ермолаев О.П. Эрозия в бассейновых геосистемах / О.П. Ермолаев. -Казань: Изд-во «Унипресс». 2002. - 264 с.

47. Ермоленко В.А. Геоэкологическое картографирование: синтез проблем регионального природопользования / В.А. Ермоленко, Р.А. Жмойдяк // Регион и геогр.: Тез. докл. Междунар. науч. практ. конф., Пермь (май, 1995 г.) Ч. 2. - Пермь, 1995. - С. 183 - 186.

48. Зеленая книга Республики Татарстан / Под ред. Н.П. Торсуева. Изд-во Казан, ун-та, 1993. — 421 с.

49. Израэль Ю.А. Экология и контроль состояния природной среды. М.: Гидрометеоиздат, 1984. — 560 с.

50. Израэль Ю.А. Допустимая антропогенная нагрузка на окружающую природную среду / Ю.А. Израэль // Всесторонний анализ окружающей природной среды. Труды II Советско-Американского симпозиума. -Д.: Гидрометеоиздат, 1976.-С. 12-19.

51. Исаев А.А. Статистика в метеорологии и климатологии / А.А. Исаев. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. — 245 с.

52. Калесник С.В. О некоторых важных задачах современного озероведения. Водн.ресурсы / С.В. Калесник. 1973. - 1, С. 36 — 42.

53. Калинин В.М. Малые реки в условиях антропогенного воздействия /

54. B.М. Калинин, С.И. Ларин, И.М. Романова. Тюмень: изд-во Тюменского государственного университета, 1998. — 220 с.

55. Кассациер К.Е. Статистический подхлд к построению обобщенной характеристики состояния окружающей среды и оценка загрязнения вод Невской губы / К.Е. Кассациер // Экологическая химия. 1998, - 7(3).1. C. 164- 172.

56. Климат Татарской АССР / Под ред. Н. В. Колобова. — Казань: Изд-во Казан, ун-та, 1983. — 160 с.

57. Кобышева Н.В. Методические указания по статистической обработке метеорологических рядов. / Н.В. Кобышева, М.А. Гольберг — JL: Гидрометеоиздат, 1990. — 85 с.

58. Кондратьев С.А. Оценка внешней нагрузки на финский залив / С.А. Кондратьев, JI.B Ефремова, И.Н. Сорокин, А.Н. Егоров, В.В. Кулибаба, В.З. Родионов // Экологическая химия. — Санкт-Петербург:, 1996. -Т. 5, № 4. — С. 240 248.

59. Коплан Дике В.А. Рекомендации по снижению поступления фосфора и других загрязняющих веществ от животноводства в природных водах /

60. B.А. Коплан Дике // Информационное письмо № 3 (171) РОЛ СЗУГКС. Л., 1985.-С. 3-6.

61. Коронкевич Н. И. Преобразование водного баланса / Н.И. Коронкевич. -М.: Наука, 1973.- 120 с.

62. Корытный Л.М. Водные ресурсы Ангаро-Енисейского региона (геосистемный анализ) / Л.М. Корытный, Л.А. Безруков. Новосибирск: Наука. - 1990. - 214 с.

63. Корытный Л.М. Речной бассейн как геосистема / Л.М. Корытный // Докл. ин-та географии Сибири и Дальнего Востока. 1974. - Вып. 42. - С. 33 - 38.

64. Кочуров Б. И. Экодиагностика территории / Б.И. Кочуров. Москва -Смоленск: Манжента, 2003. - 384 с.

65. Кочуров Б.И. Карта риска возникновения чрезвычайных экологических ситуаций на территории России: принципы и методы/ Б.И. Кочуров,

66. C.Г. Миронюк, А.В. Антипова, Н.В. Назаревский // Изв. РГО, 1993. Т. 125. -Вып. 5. - С. 66 - 72.

67. Кочуров Б.И. На пути к созданию экологической карты СССР / Б.И. Кочуров // Природа. 1989. - № 8.

68. Кремерс X. Функциональный проект информационных систем окружающей среды / X. Кремерс // Вестн. МГУ. Сер. 5. 1995. - № 3. -С. 72 - 75.

69. Криволуцкий Д.А. Биоиндикация и экологическое нормирование на примере радиоэкологии / Д.А. Криволуцкий, Ф.А. Тихомиров, Е.А. Федоров // Журн. Общ. биол. 1986 г. - Т.47, № 4. с. 468 - 478.

70. Кузин П.С. Географические закономерности гидрологического режима рек / П.С. Кузин, В.И. Бабкин. JL: Гидрометеоиздат, 1979. - 200 с.

71. Кузин П.С. Классификация рек и гидрологическое районирование СССР / П.С. Кузин. JL: Гидрометеоиздат, 1960. 455 с

72. Кузнецов В.И. Математический аппарат комплексной экологической оценки / В.И. Кузнецов, В.Б. Миляев, А.О. Тараканов — Санкт Петербург: Институт информатики РАН, 1998 г, 171 с.

73. Куликов К.А. Системный подход к процессу выбора площадки для АЭС по экологическим критериям / К.А. Куликов, М.И. Молюков // Методы биоиндикации окружающей среды в районах АЭС. М.: Наука, 1988. -С. 154- 163.

74. Лакин Г.Ф. Биометрия /Г.Ф.Лакин. — М.: Высш. Шк., 1990. — 207 с.

75. Ландшафт и воды .- М: Мысль, 1976. 208 с.

76. Латыпова В.З. Оценка качества воды рек Казанки, Свияги и Меши / В.З. Латыпова, Е.А. Минакова. Экологические проблемы малых рек Республики Татарстан (на примере Меши, Казанки и Свияги). - Казань: Изд-во Фэн, 2004. - 280 с.

77. Латыпова В.З. Периодичность степени загрязнения речной воды и определяющие ее факторы как база управления нагрузкой на водоем. /

78. B.З. Латыпова^ О.Г. Яковлева, Е.А. Минакова // VII Международная конференция "Циклы природы и общества". — Ставрополь, 1999, С. 11-14.

79. Латыпова В.З. Региональное нормирование антропогенных нагрузок на природные среды / В.З. Латыпова, С.Ю. Селивановская, Н.Ю. Степанова, Р.И. Винокурова Казань: Фэн, 2002. - 272 с.

80. Латыпова В.З. Роль метеорологических факторов в загрязнении малых рек / В.З. Латыпова, О.Г. Яковлева, Е.А. Минакова, Д.А. Семанов // Экологическая химия. — Санкт-Петербург:, 2001. -Т. 10, № 2. —1. C. 115-123.

81. Латыпова В.З. Количественные критерии воздействия загрязненных притоков на качество воды реки реципиента /В.З. Латыпова, О.Г. Яковлева — Санкт-Петербург: Экологическая химия, 1999. -Т. 8. — С. 31 - 36.

82. Латыпова В.З. Подходы к региональному нормированию нагрузки фосфор и азотсодержащих минеральных удобрений на водосборную площадь реки // В.З. Латыпова, Е.А. Минакова // Безопасность жизнедеятельности. — Москва: 2003. — № 12. - С. 36 - 40.

83. Лебедев Ю.Н. что такое малая река / Ю.М. Лебедев // Малые реки: современное экологическое состояние, актуальные проблемы: Мат-лы междунар. науч. конф. Тольятти, 2001. С. 122.

84. Линевич Н.Л. Мезоклиматическая индикация зон аэротехногенного загрязнения. / Н.Л.Линевич, О.В. Томилина, Э.Я. Яхин // Известия Русского Географического общества, Т. 132, вып. 2., 2000 г.

85. Львович М.И. Вода и жизнь (водные ресурсы, их преобразование и охрана) / М.И. Львович. М.: Мысль, 1986. - 254 с

86. Малые реки России (использование, регулирование, охрана, методы водохозяйственных расчетов) / Под ред. A.M. Черняева. — Свердловск: Сред. — Урал. кн. изд-во, 1988. — 320 с.

87. Мамай М.И. Ландшафтные исследования при изучении стока / М.И. Мамай // Ландшафтный сборник. М., 1973

88. Масленникова В.А. Картографирование качества поверхностных вод / В.А. Масленникова, В.А. Скорняков // Вестник Моск. Ун та. - сер. 5. -№2.- 1993.

89. Математические модели контроля загрязнения воды. М.: Мир, 1981. -471 с.

90. Мезенцев B.C. Метод гидроклиматических расчетов и опыт его применения для районирования Западно-Сибирской равнины по признакам увлажнения и теплообеспеченности / B.C. Мезенцев // Труды Омского сельхоз. Ин-та, 1957. Т.27.

91. Методические рекомендации по формализованной комплексной оценке качества поверхностных и морских вод по гидрохимическим показателям. — М.: Госкомгидромет, 1988.

92. Методические указания по расчету платы за неорганизованный сброс загрязняющих веществ в водные объекты. 29. 12. 1998 г.

93. Методология экологического нормирования: Тез. докл. Харьков; Волкова О.Д. Методология экологического нормирования нагрузок выбросов автотранспорта на лесные экосистемы / О.Д. Волкова, Т.С. Самойлова // Экологическое нормирование: проблемы и методы.

94. Минакова Е.А. Влияние факторов окружающей среды на формирование качества воды реки Казанки / Е.А. Минакова // Всероссийский конгресс работников водного хозяйства. Тезисы докладов. — Москва: 2003. — С. 285 286.

95. Минакова Е.А. Подходы к управлению качеством воды р. Казанки // Республиканский конкурс научных работ среди студентов и аспирантов на соискание премии им. Н.И. Лобачевского. Сборник тезисов итоговой конференции. Том II. — Казань: 2002. — С. 18 19.

96. Муравейский С.Д. Роль географических факторов в формировании географических комплексов / С.Д. Муравейский // Ломоносовские чтения. -М.: Географгиз, 1948. С. 95 - 110.

97. Никаноров A.M. Гидрохимия / A.M. Никаноров . — СПб.: Гидрометеоиздат, 2001. — 444 с.

98. Охрана окружающей среды в Республике Татарстан в 1982 2002 гг. Статистические сборники. — Казань

99. Оценка и регулирование качества окружающей природной среды. Учебное пособие для инженера-эколога / Под ред. А.Ф. Порядина, А.Д. Хованского. — М.: НУМЦ Минприроды России, Издательский Дом "Прибой", 1996, —350 с.

100. Пановский Г. А. Статистические методы в метеорологии / Г.А. Пановский, Г.В. Брайер. — JL: Гидрометеоиздат, 1972. — 200 с.

101. Переведенцев Ю.П. Климат, естественные и непреднамеренно измененные климатические ресурсы / Ю.П. Переведенцев, Э.П. Наумов, М.А. Верещагин // Зеленая книга Республики Татарстан. Изд-во Казан, ун-та, 1993. —С. 45 — 52.

102. Перечень рыбохозяйственных нормативов ПДК и ОБУВ вредных веществ для водных объектов, имеющих рыбохозяйственное значение. —М.: ВНИРО, 1999.

103. Петров Г.Н. Гидролого-географические исследования для комплексного использования местного стока / Г.Н. Петров // Проблемы отраслевой икомплексной географии. Казань: Изд-во Казанского ун-та, 1976. -С. 148- 178.

104. Петрова Р.С. Водные ресурсы Татарии и их использование для орошения / Р.С. Петрова. — Казань, Татарское книжное изд-во, 1975. — 128 с.

105. Покаржевский А. Д. Принципы экологического нормирования загрязнений почв и метод определения экологических нормативов / А.Д. Покаржевский, К.В. Тэрыце // Методология экологического нормирования: Тез. докл. Харьков, 1990. - Ч. 1. - С. 120 - 121.

106. Поляков В.Б. Гидрологические анализы и расчеты / В.Б. Поляков. JL: Гидрометеоиздат, 1946. - 480 с

107. Постановление Кабинета Министров Республики Татарстан от 23 февраля 1995 г. № 104

108. Почвы Татарии / Под ред. Проф. Винокурова М.А. Изд-во Казан, ун-та, 1962,412 с.

109. Пузаченко Ю.Г. Проблемы устойчивости и нормирования / Ю.Г. Пузаченко // Структурно функциональная организация и устойчивость биологических систем. - Днепропетровск, 1990. - С. 122- 147.

110. Пых Ю.А. Об оценке состояния окружающей среды. Подходы к проблеме / Ю.А. Пых, И.Г. Малыкина Пых // Экология. - 1996. - № 5. -С. 323 - 329.

111. Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. — М.: Гидрометеоиздат, 1977. — 540 с.

112. Рутковский В.И. Опыт географо-гидрологического районирования Европейской части СССР по физико-географическим материалам / В.И. Рутковский // Изв. ГТИ. 1933. - № 7 - 28. - С. 27 - 42.

113. Санитарные правила и нормы охраны поверхностных вод от загрязнения (СанПиН № 4630 88). - Минздрав СССР, 1988

114. Системы земледелия Татарской АССР Казань: Татарское книжное изд-во, 1988, 251 с.

115. Современные методы исследования воды: методические рекомендации /под.ред. Ф.Ф. Даутова, Jl,.-1989.-34c.

116. Соколов А.А. Очерки развития гидрологии в СССР /А.А. Соколов, А.И. Чеботарев. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - 310 с

117. Соколов М.С. Концептуальные основы эколого-гигиенического нормирования сельскохозяйственных экосистем / М.С. Соколов, Г.А. Жариков, Н.Р. Дядищев, Л.И. Подгорный // Токсикологический вестник, 2001.-3.-С. 31-35.

118. Солнцев Н. А. Ландшафтные исследования различных речных бассейнов для гидрологических целей / Н.А. Солнцев, М.И. Мамай, Я.А. Маркус // Вопросы географии. 1976. - вып. 102.

119. Соляник Г.Ю. К вопросу о формировании базы эколого-экономической информации по Волжскому бассейну / Г.Ю. Соляник // Пятый международный конгресс "Вода: Экология и технология" Экватэк-2002. Материалы конгресса. — Москва: 2003. — С. 68 69.

120. Соседов И.С. Исследование баланса снеговой влаги на горных склонах / И.С. Соседов. Алма-Ата: Наука, 1967. - 198 с.

121. Степанова Н.Ю. Экологические критерии управления нагрузкой на водоем в условиях его загрязнения многокомпонентными сточными водами /Н.Ю. Степанова, A.M. Петров, В.З. Латыпова // Экологическая химия. -2000.-Т.9,-№ 1.-С. 38 -49.

122. Стравинская Е.А. Фосфорная нагрузка и концентрация биогенных элементов в воде озер / Е.А. Стравинская, Д.С. Ульянова // Особенности формирования качества воды в разнотипных озерах Карельского перешейка. — Л.: Наука, 1984 — С. 61-66.

123. Строганов Н.С. Принципы оценки нормального и патологического состояния водоемов при химическом загрязнении / Н.С. Строганов //

124. Теоретические проблемы водной токсикологии. Норма и патология. Л., 1981. - С. 16-29.

125. Стурман В.И. Экологическое картографирование: Учебное пособие / Стурман В.И. М.: Аспект Пресс, 2003. - 251.

126. Субботин А.И. Ландшафтно-гидрологический принцип изучения стока / А.И. Субботин, Е.С. Змиева, В.Л. Нежевенко, И.И. Мамай // Ландшафтный сборник. М: Изд - во Моск. ун-та, 1973. - С. 175 - 189

127. Субботин А.И. О ландшафтном направлении в гидрологии / А.И. Субботин // Водные ресурсы. 1989. - № 5. - С. 42 - 50

128. Уланова Е.С. Методы корреляционного и регрессионного анализа в агрометеорологии /Е.С. Уланова, В.Н. Забелин. — Л.: Гидрометеоиздат, 1990. —207 с.

129. Федоров В.А. Анализ данных. Экспликация понятий «норма» и целостные свойства систем / В.А. Федоров, А.П. Левич // Человек и биосфера. М.: 1982. Вып. - 6. - С. 3 - 42.

130. Федоров В. Д. Проблема предельно допустимых воздействий антропогенного фактора с позиций эколога. Всесторонний анализ окружающей природной среды / В.Д. Федоров // Труды II Советско-американского симпозиума. Гонолулу, Гавайи, 20-26 октября 1975,- С. 19

131. Федорова Е.В., Смирнова И.А. Роль водосбора в формировании качества поверхностных вод при его аэротехногенном загрязнении // Пятый международный конгресс "Вода: Экология и технология" Экватэк-2002. Материалы конгресса. — Москва: 2003. — С. 146-147

132. Фрумин Г. Т. Состояние и загрязнение поверхностных вод: Состояние окружающей среды Северо-Западного и Северного регионов России / Г.Т. Фрумин, Б. Г. Скакальский, В. Г. Драбкова. Спб.: Наука. С. 86 - 126.

133. Фрумин Г.Т. Биохимическое самоочищение водных объектов /Г.Т. Фрумин, С.Е. Слотина//Экологическая химия, 1993.-№3.- С. 231-236

134. Хрисанов Н.И. Управление евтрофированием водоемов / Н.И. Хрйсанов, Т.К. Осипов. С.- Петербург: Гидрометеоиздат, 1993, - 278 с.

135. Хромов В.М. Алгоритм оценки экологического состояния малых рек /

136. B.М. Хромов, Н.В. Карташева //Материалы съезда VII гидробиологического общества РАН (Казань, 14-20 октября, 1996 г.), Казань: Полиграф, 1996. -Т.2. С.159 - 160.

137. Чеботарев А.И. Гидрологический словарь / А.И. Чеботарев.- JL: Гидрометеоиздат, 1970. 307 с.

138. Черняев A.M. Бассейн — 2. Стратегия управления устойчивым водопользованием /A.M. Черняев, Н.Б. Прохорова, М.П. Шахов // РосНИИВХ. — Екатеринбург: Изд-во "Виктор", 1997. 236 с.

139. Шварц С.С. Проблемы экологии человека / С.С. Шварц // новые идеи в географии. М., 1979. - С. 25 - 39.

140. Эволюция круговорота фосфора и эвтрофирование природных вод. Л., 1988.-204 с.

141. Ядрова Е.Е. Исследование седиментационных характеристик поверхностного стока / Е.Е. Ядрова, С.В.Фридланд, С.В. Иванов //Вестник Татарстанского отделения Российск. Экологич. Академии. Казань, 2000. -№ 1.-С. 57-61.

142. Яковлева О.Г. Количественная оценка воздействия притока на загрязнение р. Степной Зай / О.Г. Яковлева// Актуальные экологические проблемы Республики Татарстан. Казань, 1997. - С.37 - 38.

143. Яцык А.В. Спуск Днепровских водохранилищ: проблемы и перспективы / А.В. Яцык // Пятый международный конгресс "Вода: Экология и технология" Экватэк-2002. Материалы конгресса. — Москва: 2003. — С. 102.

144. Afsen К.Н. Environmental Quality Indicators: Background, Principles and Examples from Norway / K.H. Afsen, H.Y. Saebo // Environmental and Resources Economics.- 1993.- V. 3. — P. 415-435.

145. Aparicio M. Le SIG dans les etudes preliminares d,environment / M. Aparicio, A. Hersan //Amenag. et nature. 1995. - № 119. - P. 21 - 24.

146. Alberti M. Indices of enviromental quality. The search for credible measures M. Alberti, J.D. Parker //Environ. Impact. Assess. Rev. 1991. Vol. 11, № 2. -P. 95-101.

147. Annual Book of ASTM Standards.- 1993. -Vol. 11.04. P. 1190-1192.

148. Baldasserre G. Implementation of a GIS based geoenvironmental analisis method aimed at reservior protection /G. Baldasserre, D.D. Trizzino //17th Int. Cartogr. Conf. and 10th Gen. Assembly 1С A, Barcelona, 1995/ Vol. 1. -P. 1008- 1012.

149. Gongmin Fu. Adsorption and desorption hysteresis of PAMS in surface sediments /Fu Gongmin, T. Kan Amy, T. Mason // Environ. Toxicol and chem. -1994.-№ 13.-C. 1559- 1567.

150. McKenzie D.H. Ecological Indicators /D.H. McKenzie, D.E. Hyatt, V.J. McDonald. V. 1, 2. Proceedings of the International Symposium on Ecological Indicators. EisvierAppl. Sci"-London; N. Y, 1992. 1600 p.

151. Latypova V.Z. Performance self-cleaning of ability of the river Kazanka. / V.Z. Latypova, E.A. Minakova, Yu. P. Perevedentsev O.G. Yakovleva, D.A. Semanov //Environmental radioecology and applied ecology, 2001, Vol.7 №2, p. 15-21.

152. Morgan S. Remote sensing clarifies water quality/S. Morgan, A. Budge// GIS World. 1996. - Vol. 9. - № 10. - P. 34 - 36.

153. Pykh YuA. Environmental Indicators and Their Applications (Trends of Activity and Development)/Yu.A. Pykh, I.G. Malkina-Pykh // IIASA WP-94-127. Laxenburg, 1994.-189 p.

154. Tunstall D. B. Developing environmental indicators: definitions, framework and issues (draft paper)/ D. B. Tunstall // Proc. World Res.Inst Workshop on Global Env. Indicators, Washington D.C. 1992. - P. 45 - 61.

155. Turner B. The Earth as transformed by human action /В. Turner, W. Clare, R. Kates, J. Richards. Cambridge: Cambridge University Press, 1990. - 713 pp.

156. UNEP/R1VM. An Overview of Environmental Indicators: State of the art and perspectives. Environment Assessment Technical Reports// UNEP/EATR. 9401. RIVM/402001001, UNEP, Nairobi, 1994. 72 p.

157. Министерство образования Российской Федерации

158. Минаковой Елены Анатольевны "Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод "

159. Министр экологии и природных ресурсов Республики Татарстан1. Б.Г. Петровмая 2004 г.1. АКТо внедрении результатов диссертационной работы Е.А. Минаковой по теме "Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод "

160. Первый заместитель министра экологии и природных ресурсов Республики Татарстан

161. Начальник управления анализа и методологического обеспечения министерства экологии и природных ресурсов Республики Татарстан

Информация о работе

Минакова, Елена Анатольевна
кандидата географических наук
Казань, 2004
ВАК 25.00.36

Диссертация

Учет метеорологических факторов в управлении качеством поверхностных вод - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы