авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Оценка органического и биогенного загрязнения рек курской области для гидроэкологического нормирования

-- [ Страница 2 ] --
створ показатель фоновый контрольный фоновый контрольный ПДК
Сейм, Лебяжье Сейм, ниже сброса с очистных сооружений Курска Тускарь, Щетинка Тускарь, Курск
БПК5 2,11 2,74 2,33 2,34 2,00
нефтепродукты 0,053 0,076 0,059 0,100 0,050
СПАВ 0,002 0,020 0,001 0,020 0,100
NH4 0,37 0,58 0,47 0,50 0,39
NO2 0,023 0,031 0,022 0,029 0,020
фосфаты 0,093 0,112 0,090 0,107 0,200

Присутствие в поверхностных водах в значительном количестве загрязнителей биогенного и органического происхождения обусловлено характером антропогенных воздействий в сочетании с природными особенностями области. Поэтому необходимо уделять особое внимание веществам биогенного и органического происхождения при контроле качества вод в Курской области.

Рис. 2. Содержание нефтепродуктов в фоновом (Тускарь, Щетинка) и

контрольном (Тускарь, Курск) створах для г. Курска за 2002–2008 годы

Аналогичная ситуация характерна и для других ареалов интенсивного антропогенного воздействия. Однако промышленному загрязнению поверхностные воды подвергаются локально, а диффузные и точечные источники сельскохозяйственного загрязнения, расположенные по всему водосбору, формируют повышенные фоновые значения биогенных и органических показателей по всей длине рек.

3. Оценка сезонной динамики содержания растворенных органических и биогенных веществ в реках Курской области

Ежедекадные наблюдения за изменениями концентраций загрязняющих веществ органического и биогенного происхождения в течение 2002-2008 года проводились в фоновом створе на реке Реут выше г. Курчатов, в пункте наблюдений, принадлежащему МУП «Горводоканал» г. Курчатова и в фоновых створах рек Речица и Погарщина, принадлежащих МУП «Горводоканал» г. Железногорска. Также были использованы данные гидрохимических наблюдений на реках Курской области, проводимых Росгидрометом и территориальным центром «Курскгеомониторинг». Ввиду недостатка данных гидрохимического состава вод у истоков рек (которые можно было бы принимать за фоновые), автором были использованы пункты наблюдений в верховьях рек Виногробль, Тим, Кшень и Оскол для оценки, главным образом, сезонной динамики концентраций фенолов. Таким образом, были исследованы реки различных категорий длины, испытывающие и не испытывающие влияние промышленных и хозбытовых сбросов, реки агроландшафтов и реки, пересекающие урбанизированные территории (рис. 3). Однако основной упор делался на изучение рек агроландшафтов.

 Пункты наблюдений за гидрохимическим составом вод на территории Курской-2

Рис. 3. Пункты наблюдений за гидрохимическим составом вод на территории Курской области

Проведенный статистический анализ данных многолетних наблюдений позволил установить, что сезонный ход концентраций всех форм азота (аммонийного, нитратного, нитритного) имеет схожие черты: для рек Курской области они минимальны в мае и первой половине лета (рис. 4). Нитраты в это время активно потребляются фитопланктоном, водными растениями и денитрифицирующими бактериями несмотря на то, что в воде одновременно происходят процессы окисления аммония до нитратов – нитрификация. Аммонийный азот и нитриты принимают минимальные значения еще и потому, что процессы разложения белковых веществ в речных водах (один из источников их возникновения) в это время практически отсутствуют. Концентрации форм азота увеличиваются со второй половины лета и достигают максимума в конце осени-начале зимы. Это связано с процессами разложения водной растительности и биохимической деградации белковых веществ. Зимой концентрации форм азота несколько снижаются в связи с затуханием процессов разложения органического вещества при понижении температуры воды.

Для рек Курской области характерно превышение ПДК нитритов и аммонийного азота практически во все сезоны года.

Содержание фосфатов в реках области характеризуется наличием их максимальных концентраций в летний период (рис. 4). Летние пики концентраций фосфатов связаны с их выходом из адсорбированного состояния на донных отложениях в растворенное (коэффициент корреляции между фосфатами и взвешенным веществами равен 0,82). Этот процесс зависит от

 Содержание аммонийного азота, фосфатов и биохимическое-3

 Содержание аммонийного азота, фосфатов и биохимическое-4

 Содержание аммонийного азота, фосфатов и биохимическое потребление-5

Рис. 4. Содержание аммонийного азота, фосфатов и биохимическое потребление кислорода (полное) в р. Реут по сезонам года

температурного режима водоема (коэффициент корреляции между температурой воды и концентрацией фосфатов равен 0,98). Результатом повышенного содержания фосфатов в летний период является бурное развитие водной растительности в реках и их почти полное зарастание на мелководных участках.

Биохимическое потребление кислорода (БПК) – показатель качества воды, характеризующий суммарное содержание в воде органических веществ. Сезонный ход БПК для рек Курской области имеет следующий вид: минимальные значения величина БПК принимает в феврале и начале марта (до начала весеннего половодья) (рис. 4), так как в это время при минимальных температурах воды процессы окисления органического вещества практически не происходят. Во время весеннего половодья с водосборной территории в русло реки поступают вещества органического происхождения и при повышении температуры воды начинаются процессы окисления органики. Величина БПК начинает увеличиваться и достигает максимальных значений в июне, так как уже при более высоких по сравнению с периодом весеннего половодья температурах, процессы окисления органического вещества, поступившего с водосбора, усиливаются. Вместе с этим в конце весны начинается рост сначала бурых, а затем сине-зеленых водорослей, которые в процессах своей жизнедеятельности активно потребляют кислород. С начала лета до конца августа значения БПК начинают снижаться, так как в это время года в воде развивается высшая водная растительность, способная в результате фотосинтеза выделять в водоемах в водную среду кислород. С октября по декабрь в реках наблюдается второй пик значений БПК, и на этот раз он происходит в результате отмирания и разложения водной растительности, зоопланктона и ухудшения кислородного режима под ледяным покровом.

При анализе загрязнения рек нефтепродуктами выявлено повышение их концентраций в период весеннего половодья и во время дождевых паводков (рис. 5). Это происходит в результате смыва нефтепродуктов с водосбора и взмучивания со дна. Таким образом, в период весеннего половодья и паводков нефтепродукты попадают в водоемы с водосборной территории. Повышенные концентрации нефтепродуктов в меженные периоды связаны с их образованием в результате внутриводоемных процессов.

Сезонная динамика содержания в реках Курской области синтетических поверхностно-активных веществ (СПАВ) имеет следующие черты: увеличение их концентраций наблюдается перед началом половодья. В это время, при плохом кислородном режиме водоемов, СПАВ не окисляются и происходит их накопление в реках. СПАВ, присутствуя в водах даже в небольших концентрациях (0,05 – 0,10 мг/л), способны активизировать токсичные вещества, адсорбированные на донных отложениях. Это доказывают корреляционные связи между СПАВ и фенолами (0,91), СПАВ и нефтепродуктами (0,43).

 Содержание нефтепродуктов в реках Речица и Погарщина за 2003 – 2007 г. Особое-6

Рис. 5. Содержание нефтепродуктов в реках Речица и Погарщина

за 2003 – 2007 г.

Особое внимание в работе уделено фенолам, так как эти токсичные вещества часто обнаруживаются в реках области и, как правило, их концентрации значительно превышают ПДК. Сезонная динамика концентраций фенолов рассматривалась как в створах рек, испытывающих влияние урбанизированных территорий и сбросов с очистных сооружений, так и в створах рек агроландшафтов.

 Содержание фенолов в реках агроландшафтов по сезонам года В результате было-7

Рис. 6. Содержание фенолов в реках агроландшафтов по сезонам года

В результате было выявлено, что в реках, испытывающих влияние урбанизированных территорий и сбросов хозяйственно-бытовых сточных вод, сезонный ход концентраций фенолов не наблюдается и повышение их содержания может происходить в разные гидрологические сезоны года, так как зависит от внешних источников – сбросов с очистных сооружений и стока загрязняющих веществ с урбанизированной территории. В отличие от этого, концентрации фенолов в реках агроландшафтов подвержены сезонной динамике.

На рис. 6 показан сезонный ход концентраций фенолов в створах рек Виногробль, Геросим, Тим, Кшень, Оскол с распаханностью водосборов 70-80%. Летний пик концентраций связан с повышением температуры воды и активизацией процессов образования соединений фенольного ряда при разложении органического вещества различного происхождения, несмотря на то, что с ростом температуры идёт обратный процесс – увеличивается скорость распада фенолов. Зимние пики концентраций обуславливаются ингибированием процессов микробиологической деградации фенолов, а также тем, что разложение других ароматических соединений могло приостановиться на стадии образования фенолов.

Наличие повторяющегося из года в год сезонного хода концентраций фенолов в реках, не подверженных влиянию хозяйственно-бытовых и промышленных стоков, говорит о том, что они образуются в результате внутриводоемных процессов и имеют автохтонное происхождение. Этот вывод подтверждают корреляционные связи между концентрациями фенолов и растворенным кислородом (0,59), нитритами (0,56), БПК (0,45).

4. Оценка многолетней динамики органических и биогенных веществ в реках при разных уровнях сельскохозяйственного и промышленного производства в Курской области

В 1990-е годы в Курской и других областях ЦЧР при изменении экономических условий произошло снижение сельскохозяйственного производства. За время проведения экономических реформ в 1990-х годах в Курской области посевные площади сократились более чем на 20%, внесение минеральных и органических удобрений – соответственно в 10 и 8 раз. Поголовье крупного рогатого скота (КРС) за период с 1990 по 2000 год сократилось почти в 10 раз. В первом десятилетии XX века посевные площади сократились на 10%, поголовье КРС – почти в 4 раза, внесение органических удобрений – более чем в 6 раз по сравнению с уровнем 2000 г. Количество вносимых минеральных удобрений в течение 2000-2003 годов оставалось на приблизительно одинаковом уровне, а с 2004 года начало увеличиваться и в целом за десятилетие по сравнению с уровнем 2000 года увеличилось почти в 2,5 раза (рис. 7).

Резкое сокращение и изменение характера хозяйственной нагрузки на агроландшафты Курской области в последнее десятилетие ХХ века и в первое десятилетие XXI века позволили наглядно оценить влияние различных факторов на экологическое состояние и режим гидрохимического стока рек. Речной сток стал индикатором и интегральной характеристикой совокупности природных и хозяйственных воздействий на водосбор и все компоненты его ландшафтных комплексов, включая рельеф, почвенный и растительный покров, поверхностные и подземные воды.

Рис. 7. Динамика характеристик сельскохозяйственного производства в

Курской области

 Содержание органических и биогенных веществ за 1992-2007 г. (р. Псел, с. Горналь) Для-9

Рис. 8. Содержание органических и биогенных веществ за 1992-2007 г.

(р. Псел, с. Горналь)

Для оценки влияния изменений сельскохозяйственной деятельности на качество поверхностных вод были использованы данные наблюдений, проведенных на многих реках области, но в качестве наиболее характерного примера представлены наблюдения, проведенные на р. Псел (левый приток Днепра) в створе у с. Горналь. Расположенные на водосборе реки южные районы Курской обл. (Обоянский, Беловский, Суджанский) имеют высокоразвитую сельскохозяйственную инфраструктуру. Пашня здесь занимает 60-80% территории. Основные характеристики степени воздействия на гидрохимический сток р. Псел хозяйственной деятельности – концентрации растворенных в воде нитратного и аммонийного азота, минерального фосфора и органического вещества по биологической потребности кислорода (БПК5). Анализ источников поступления биогенных и органических веществ в речную сеть показал, что основные из них – это предприятия агропромышленного комплекса, их пахотные угодья, а также пастбища и лагеря КРС в поймах рек. Поэтому изменения условий и объемов сельскохозяйственного производства в период с 1990 по 2008 годы привели к изменению антропогенного воздействия на ландшафты Курской области.

На рис. 8 приведены кривые, характеризующие изменение содержания минерального фосфора, аммонийного и нитратного азота, органических веществ среднем за год с учетом периода весеннего половодья.

В стоке р. Псел наиболее существенное сокращение содержания аммонийного азота во все сезоны гидрологического года пришлось на 1992-1995 годы, когда резко уменьшилось количество вносимых на поля минеральных и органических удобрений.

Среднегодовые концентрации нитратного азота за период 1990-х годов сократились почти в 3 раза; в период с 2004 по 2008 годы наблюдается их повышение в связи с увеличением количества вносимых минеральных удобрений. Следовательно, основной источник поступления этой и всех остальных форм азота в речную сеть – вынос его с сельскохозяйственных угодий в период весеннего половодья.

За период исследований в 2-3 раза сократился и сток растворенных органических веществ. Во все сезоны года наиболее существенное снижение БПК5, как и аммонийного азота, произошло в начале исследуемого периода (с 1992 по 1996 г.). Это указывает на то, что значительная часть поступления органических веществ в реки зависит от интенсивности эрозионных процессов на пашне в период формирования весеннего склонового стока и от доз внесения органических и минеральных удобрений на поля. Однако увеличение БПК5 в период с 2001 по 2008 годы связано с увеличением количества нефтепродуктов в р. Псел, которые до 2000 года в данном створе обнаруживались редко.

Сток минерального фосфора в р. Псел за весь период наблюдений изменился меньше всего: его среднегодовые значения снизились на 20-30%. Из почвы фосфор вымывается медленнее, чем азот и органические вещества. Поэтому в начале исследуемого периода, несмотря на сокращение доз внесения удобрений, вынос фосфора с пашни даже увеличился из-за ухудшения агротехники при незначительном сокращении площадей пашни. Во второй половине 1990-х годов произошло сокращение посевных площадей и количества внесенных удобрений. Прекратилась распашка неудобных и наиболее эродированных участков пашни, что и привело к сокращению интенсивности эрозионных процессов, а в конечном итоге к меньшему выносу с полей фосфора. В это же время сокращалось поголовье КРС и интенсивность его выпаса в поймах рек, что также способствовало сокращению стока растворенного минерального фосфора.

Изменение стока органических и биогенных веществ в створах, испытывающих влияние урбанизированных территорий, было рассмотрено на примере г. Курска. Были использованы данные о гидрохимическом составе вод за период с 2002 по 2008 годы в 4 створах, 2 из которых являются для г. Курска фоновыми (Сейм, Лебяжье; Тускарь, Щетинка) и 2 – контрольными (Сейм, ниже очистных сооружений г. Курска; Тускарь, Курск). Было проанализировано содержание биогенных веществ (аммонийный и нитритный азот, фосфаты) и органических (БПК5, нефтепродукты, СПАВ).

Основным источником поступления биогенных веществ на территории г. Курска являются сбросы с очистных сооружений, и многолетние изменения их содержания в контрольных створах рек практически совпадают с изменениями в поступлении биогенов со сбросами с очистных сооружений (рис. 9).

Однако в фоновых створах для г. Курска в последние годы имеется тенденция к увеличению содержания некоторых биогенных и органических веществ. Так, стабильно превышаются ПДК по нитритам (с 2005 г.), аммонийному азоту (с 2008 г. в р. Тускарь) и БПК5 (с 2006 г.). При этом в течение исследуемого периода наблюдается тенденция снижения содержания биогенных веществ в контрольных створах для г. Курска. Это связано со значительным уменьшением объемов промышленного производства, с улучшением технологии очистки отработанных вод, обязательным введением и соблюдением на предприятиях-водопользователях нормативов допустимых сбросов.

Рис. 9. Изменение содержания фосфатов в створах, испытывающих влияние урбанизированных территорий г. Курска и их поступление со сточными водами

Таким образом, многолетние показатели содержания растворенных биогенных и органических веществ в реках Курской области зависят в значительной степени от условий ведения сельскохозяйственного производства: площадей пахотных угодий, доз внесения на них органических и минеральных удобрений, выпаса в поймах рек и размещения здесь летних лагерей КРС. Многолетние показатели содержания растворенных биогенных и органических веществ на участках рек, испытывающих влияние урбанизированных территорий, во многом зависят от качества очистки отработанных вод и объема сбросов сточных вод.

5. Применение выявленных закономерностей для рациональной организации системы водопользования, мониторинга и оптимизации расчета фоновых концентраций и нормативов допустимых сбросов (НДС)



Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.