Гидрохимическая оценка трансграничных рек (на примере пограничной реки Нарвы)
Установление закономерностей формирования биогенного режима р. Нарвы. выявлен тренд уменьшения содержаний биогенных элементов за последние 14 лет, что является следствием снижения антропогенной нагрузки за счет реконструкции очистных сооружений.
Рубрика | Производство и технологии |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 20.03.2024 |
Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Гидрохимическая оценка трансграничных рек
(на примере пограничной реки Нарвы)*
Т.М. Потапова1, О.В. Задонская2, Т.В. Паршина1
Цель исследования -- установление закономерностей формирования биогенного режима р. Нарвы. На основе экспериментальных данных по определению расходов и концентраций химических элементов за многолетний период наблюдений с 1992 по 2019 г. выявлен тренд уменьшения содержаний биогенных элементов за последние 14 лет, что является следствием снижения антропогенной нагрузки за счет реконструкции очистных сооружений на эстонской и российской стороне. Анализ внутригодового изменения содержаний биогенных элементов показал устойчивый рост содержания соединений азота в период половодья при максимальном водном стоке и увеличении содержания фосфора в поздний летний и осенний периоды. Это указывает на значительное влияние вод Чудско-Псковского озера и Нарвского водохранилища, определяющих внутриводо- емные процессы, усиливающиеся в конце вегетационного периода. Рассчитанные значения показателей стока на основе экспериментальных данных среднегодовых расходов воды и ежемесячных определений концентраций минеральных, биогенных и органических веществ за период c 1992 по 2019 г. составляют: ионный сток 43.1 т/км2, валовый фосфор 9.8 кг/км2, валовый азот 142 кг/км2, органические вещества 2.75 т/км2, что соответствует фоновым значениям показателей стока Балтийского региона. Важно отметить, что за период с 1993 по 2006 г. значительно более высокие показатели стока для фосфора фосфатов и азота нитратов соответствовали литературным данным показателей стока с мелиорированных сельскохозяйственных районов, что также указывает на значительное снижение биогенной нагрузки на р. Нарву в последнее десятилетие, с 2006 по 2019 г. Ключевые слова: сток растворенных веществ, биогенные и органические вещества, микроэлементы.
Hydrochemical assessment of transboundary rivers (on the example of the Narva border river)*
T.M. Potapova1, O.V. Zadonskaya2, T.V. Parshina1
The purpose of the study is to establish the regularities of the formation of the biogenic regime of the Narva River. Based on experimental data on the determination of concentrations of chemical elements for the long-term observation period from 1992 to 2019, a trend of reducing the content of biogenic elements over the past 14 years has been revealed. This is a consequence of reducing the anthropogenic load due to the reconstruction of treatment facilities on the Estonian and Russian sides. Analysis of intra-annual changes in the content of biogenic elements showed a steady increase in the content of nitrogen compounds during high water with maximum water runoff and an increase in phosphorus content in the autumn period. This indicates a significant influence of the waters of Lake Peipus and the Narva reservoir, which determine the intra-reservoir processes that intensify at the end of the warm season. The calculation of runoff based on experimental data of average annual water consumption and monthly determinations of concentrations of mineral, biogenic and organic substances for the period from 1992 to 2019. The calculated values of the runoff indicators are: ionic runoff 43,1 t/km2, total phosphorus 9,8 kg/km2, total nitrogen 142 kg/km2, organic carbon 2,75 t/km2, according to the background values of the runoff indicators of the Baltic region. It is important to note that for the period from 1993 to 2006; significantly higher runoff rates for phosphorus phosphates and nitrogen nitrates corresponded to the literature data on runoff from reclaimed agricultural areas, which also indicates a significant decrease in the biogenic load on the Narva River in the last decade from 2006 to 2019.
Keywords: runoff of dissolved substances, biogenic and organic substances, microelements.
Вступление
К первым наиболее полным гидролого-гидрохимическим исследованиям бассейна р. Нарвы относится обзорная монография (Ресурсы..., 1970). Обобщение было выполнено за период с 1940 по 1965 г., оно позволило рассматривать приведенные гидрохимические данные как фоновые.
Рис. 1. Схема расположения гидрохимических постов наблюдений на реке Нарве (создана на основе карт: https://yandex.ru/maps)
гидрохимический биогенный трансграничный
В современный период в литературе большой интерес вызывают проблемы оценки качества трансграничных речных вод, что отражено в статьях (Jakob, 1997; Hannerz et al., 2002; Roll et al., 2003; Фрумин и Фетисова, 2017; Юхно и Задонская, 2020; Кондратьев и др., 2021). По данным российского государственного мониторинга, на основе УКИЗВ за период наблюдений с 2003 по 2020 г. вода в устье р. Нарвы оценивается как «слабо загрязненная» (2-й класс качества). Наиболее подробная информация о нагрузке и источниках загрязняющих веществ, а также объемах их поступления в русловую сеть, рассчитанные отдельно для российской и эстонской сторон, представлена в работе (Схема комплексного использования..., 2014). В настоящей статье предпринята попытка обобщить гидрохимические данные совместного мониторинга России и Эстонии, проводившегося на различных створах р. Нарвы: в истоке реки -- с эстонской стороны р. Нарва -- д. Васкнарва, в 76 км от устья; в устье -- в 6.8 км выше устья (эстонский гидрологический створ -- р. Нарва -- г. Нарва; российский -- р. Нарва -- ниже о. Петровский) (рис. 1).
При этом основной задачей исследования было установить пространственновременные закономерности изменения химического состава воды с целью оценки экологического состояния реки под воздействием природных и антропогенных факторов. Пространственные изменения химического состава воды р. Нарвы рассмотрены на основе сравнения гидрохимических показателей в истоке и устье реки, а также анализа гидрологических данных по длине и ширине реки, полученных при полевых работах.
Объекты исследования и исходные материалы
Основным объектом исследования являлась р. Нарва, большая часть бассейна которой расположена на территории Ленинградской и Псковской областей, а также захватывает восточную часть Эстонии. Река Нарва вытекает из Чудско-Псковского озера у д. Васкнарва и впадает в Нарвский залив у пос. Нарва-Йыэсуу. Длина реки -- 77 км, среднегодовой расход воды -- 396 м3/с, средняя скорость течения -- 0.54 м/с, ширина реки -- 179 м, средняя глубина -- 5.6 м, площадь водосбора составляет 56 200 км2, в которой значительная часть (37 %) занята лугами и пашнями при лесистости и заболоченности от 20 до 35 % (Ресурсы..., 1970). Сток р. Нарвы зарегулирован в верхнем течении Чудско-Псковским озером, в нижнем -- Нарвским водохранилищем. Сельскохозяйственное освоение преимущественно развито на эстонской части водосборной территории, что сказывается на биогенном составе (соединениях азота и фосфора) воды реки, дренирующих эту территорию. Немаловажной частью антропогенного воздействия на качество воды в р. Нарве составляет и многоотраслевая промышленность (химическая, горнодобывающая, строительных материалов), сконцентрированная в Сланцевском районе Ленинградской области. Сброс условно чистых, ливневых и шахтных сточных вод ОАО «Завод Сланцы» осуществляется в р. Нарву через ее приток -- р. Плюссу (в 14 км от ее устья). Важными водопользователями являются водоканалы городов Нарва и Ивангород, сбросы сточных вод с которых осуществляются в нижнем течении р. Нарвы (10-12 км от устья). В водосборный бассейн р. Нарвы в 2018 г. с российской стороны поступило 10.9 млн м3/год очищенных сточных вод, с эстонской -- 10.7 млн м3/год Сводный доклад о водохозяйственной обстановке и эффективности проведенных водохо-зяйственных мероприятий в бассейне реки Нарвы, включая Чудско-Псковское озеро в 2018 г. (2019). Доклад не печатался, был роздан членам Российско-Эстонской комиссии в бумажном виде как при-ложение к протоколу.. При этом в устьевую часть реки (ниже Нарвской ГЭС) от точечных источников с российской и эстонской стороны поступило 0.78 и 73.7 т валового азота и 1.04 и 1.40 т валового фосфора соответственно.
Исходными материалами являлись данные гидрохимического мониторинга эстонского Министерства окружающей среды по двум створам в истоке (р. Нарва -- д. Васкнарва, в 76 км от устья) и в устье (р. Нарва -- г. Нарва, в 7 км от устья), полученные в рамках обмена информацией в проекте NarvaWatMan.
Методика исследований
Выбор объектов исследования
Выбор наиболее репрезентативных створов был основан на предварительных полевых исследованиях распределения скоростей течения и концентраций биогенных веществ в поперечном сечении р. Нарвы в устьевой зоне, выполненных в рамках проекта NarvaWatMan. Как показали измерения по трем вертикалям на линии, соединяющей точки с наибольшей поверхностной скоростью течения в потоке, наиболее полное перемешивание воды установлено для части реки у левого эстонского берега, т. е. на двух выбранных створах в истоке (г/с р. Нарва -- д. Васкнарва) и в устьевой области (г/с р. Нарва -- г. Нарва). Отбор проб на химический анализ в этих двух створах проводился с 1992 по 2019 г. ежемесячно, и полученные гидрохимические данные были взяты за основу нашего исследования.
Статистическая оценка среднемноголетних значений основных показателей химического состава воды в створах истока и устья р. Нарвы не выявила значительных изменений химического состава вод реки по ее длине при некотором увеличении отдельных показателей в устьевой области. В связи с этим в настоящей статье рассмотрение гидрохимического состояния реки проводилось на основе анализа и обобщения данных проб, отобранных в устьевой области р. Нарвы (г/с р. Нарва -- г. Нарва, в 7 км от устья) и в истоке реки (г/с р. Нарва -- д. Васкнарва, в 76 км от устья).
Выбор приоритетных показателей качества воды
Важной задачей разработки методики анализа являлась унификация данных химического анализа, выполненных различными методами в российских и эстонских лабораториях. Так, в Росгидромете при определении ХПК был использован метод бихроматной окисляемости (ХПК), в эстонской -- перманганатной (ХПКМп), азот общий в Эстонии определялся как валовый в нефильтрованной пробе, в России -- как растворенный, в фильтрованной пробе. Воды р. Нарвы по российским и эстонским оценкам характеризуются как достаточно чистые, в связи с этим было проведено сопоставление среднемноголетних значений основных показателей химического состава вод р. Нарвы за период с 1993 по 2020 г., принятых за фоновые, с общепринятыми в России рыбохозяйственными ПДКвр Приказ Минсельхоз России от 13.12.2016 № 552 «Об утверждении нормативов качества воды водных объектов рыбохозяйственного значения, в том числе нормативов предельно допустимых концентраций вредных веществ в водах водных объектов рыбохозяйственного значения». № 45203. М.: Минюст России, 2017. (табл. 1).
Как свидетельствуют данные табл. 1, для вод р. Нарвы фоновые содержания большинства тяжелых металлов выше ПДКвр Там же.. Анализ данных за многолетний период наблюдений с 1992 по 2019 г. не выявил техногенного загрязнения тяжелыми металлами (Zn, Cd, Pb и нефтепродуктами). Повышенные содержания меди, железа и марганца, по нашему мнению, обусловлены ландшафтными геохимическими особенностями водосборной территории и не относятся к техногенным загрязняющим веществам (Никаноров, 2011).
В связи с тем, что основной экологической проблемой современной гидрохимии является усиление процессов эвтрофирования водоемов, через которые она протекает (Чудско-Псковское озеро и Нарвское водохранилище) (Тимм и др., 2012), важной методической частью работы явился выбор наиболее приоритетных показателей, в наибольшей степени отражающих органическую нагрузку.
Таблица 1. Сопоставление фоновых значений гидрохимических показателей р. Нарвы за период с 1992 по 2019 г. с ПДКвр
Показатель |
Река Нарва |
ПДКвр |
|
Кислород, мг/дм3 |
8.9 |
6.0 |
|
М, мг/дм3 |
200 |
1000 |
|
ПО, мгО/дм3 |
12.7 |
7.5* |
|
БПК5, мг02/дм3 |
1.7 |
2.1 |
|
Азот валовый, мг/дм3 |
0.66 |
- |
|
Азот аммонийный, мг/дм3 |
0.06 |
0.40 |
|
Азот нитратный, мг/дм3 |
0.15 |
9.0 |
|
Фосфор валовый, мг/дм3 |
0.042 |
- |
|
Фосфор фосфатный, мг/дм3 |
0.025 |
0.2** |
|
Железо общее, мг/дм3 |
0.20 |
0.1 |
|
Марганец, мг/дм3 |
0.05 |
0.01 |
|
Медь, мг/дм3 |
0.003 |
0.001 |
|
Цинк, мг/дм3 |
0.01 |
0.01 |
|
Кадмий, мкг/дм3 |
0.03 |
6 |
|
Свинец, мкг/дм3 |
0.87 |
6 |
|
Нефтепродукты, мг/дм3 |
0.02 |
0.05 |
Примечание. М -- минерализация воды, рассчитанная по величине электропроводности; ПО -- перманганатная окисляемость, мгО/л.
* Санитарно-гигиенические ПДК (СанПин1.2.3685-21). Доступно на: https://fsvps.gov.ru/sites/ default/files/npa-files/2021/01/28/sanpin1.2.3685-21.pdf. С. 501-635.
** Значение границы эвтрофных водоемов.
Экологически наиболее значимыми показателями качества воды были приняты: рН, содержание растворенного кислорода в летний и зимний периоды, биохимическое потребление кислорода (БПК5), содержание органических веществ по величине перманганатной окисляемости, а также содержание всех форм соединений азота и фосфора: валового азота, аммонийного и нитратного азота, валового фосфора и фосфора фосфатов.
Эти показатели были включены в расчет обобщенного индекса качества воды по канадской методике (CCME Water, 2017), значительно усовершенствованной применительно к изучаемому бассейну. В связи с тем, что обобщенные индексы биогенной нагрузки дают информацию в целом об органической нагрузке исследуемого бассейна, не вскрывая механизм развития процессов эвтрофирования в реке, авторы статьи разработали методические подходы, позволяющие установить закономерности межгодовых и внутригодовых изменений гидрохимического состояния реки в зависимости от водного режима.
В основу этих подходов были положены построения хемографов (графиков зависимости концентраций от расходов воды) для р. Нарвы за многолетний период наблюдений. Важной частью методики стали расчеты стока биогенных элементов в разные гидрологические фазы водности и за разные периоды наблюдений. Расчеты сезонного и годового стока биогенных веществ проводились в соответствии с общепринятой в гидрохимии методикой (Никаноров, 2001) по следующим формулам:
R = Q * C * и/106 (т), (1)
где Q -- среднегодовой расход воды, м3/с; С -- среднегодовая (среднеарифметическое значение) концентрация вещества, г/м3; n -- число секунд в году;
R = Qi * Ci * и/106 (т), (2)
где Q1 -- среднемесячный расход воды, м3/с; С1 -- среднемесячная (среднеарифметическое значение) концентрация вещества, г/м3; и -- число секунд в месяц.
Показатель годового стока вещества, т/км2, определялся выражением
F=R/S, (3)
где S -- площадь водосбора, км2.
Установленные значения показателей сезонного и годового стока биогенных элементов позволяют определить их изменения в маловодные и многоводные годы и прогнозировать направленность процессов эвтрофирования реки в будущем. При этих расчетах не учитывались поступления веществ из атмосферы и донных отложений.
Результаты и их обсуждение
Согласно общей характеристике фоновых значений, представленной в монографии (Ресурсы..., 1970), воды р. Нарвы относятся к нейтральным и слабощелочным (рН = 7.1-8.2), очень мягким (менее 2° жесткости), маломинерализованным (160-190 мг/дм3) при максимуме минерализации в зимний период. По ионному составу воды относятся к гидрокарбонатно-кальциевым с невысоким содержанием органического углерода (перманганатная окисляемость от 7 до 13 мгО/дм3) во все гидрологические фазы водности. Современная оценка, представленная в нашей статье, указывает на близость основных гидрохимических показателей к региональным фоновым значениям (Найденова, 1971), что свидетельствует об относительной устойчивости гидрохимического фона р. Нарвы (табл. 2). Современная оценка с применением индекса биогенных показателей составляет 81-91 (20112020), что соответствует классу состояния «хорошее» и «очень хорошее». В более ранние годы (2001-2010) состояние воды характеризовалось как «среднее» и индексы колебались в пределах 71-80. С целью установления тенденций в изменении гидрохимических показателей р. Нарвы в многолетнем плане использован метод выделения равных временных интервалов и проведена статистическая оценка среднемноголетних содержаний компонентов, которая позволила установить увеличение или уменьшение приоритетных показателей в современный период (20062019) по сравнению с предшествующим (1992-2005).
Как следует из анализа табл. 2, в последние годы по сравнению с предыдущим периодом (1992-2005) происходит снижение содержаний биогенных элементов: валового фосфора -- с 0.06 мг/дм3 до 0.03 мг/дм3, минерального фосфора -- с 0.03 мг/ дм3 до 0.018 мг/дм3, нитратного азота -- с 0.20 мг/дм3 до 0.15 мг/дм3. Аналогичные изменения установлены и для загрязняющих веществ: уменьшение содержания тяжелых металлов (цинка, меди) -- в 3-4 раза, нефтепродуктов -- в 1.5 раза. Обращает на себя внимание тот факт, что, несмотря на улучшение экологической ситуации, в реке в последние годы наблюдается статистически значимое снижение содержания фосфатного и валового фосфора (на 30-50 %), которые являются лимитирующими биогенными элементами, определяющими региональные процессы эвтрофирова- ния; продолжается зарастание реки в устьевой зоне, выражающееся в увеличении содержания перманганатной окисляемости -- до 14.6 мгО/дм3 и хлорофилла -- до 9.6 мг/дм3, что соответствует границе мезотрофного состояния водоемов.
Таблица 2. Статистическая оценка изменчивости основных гидрохимических показателей в устье р. Нарвы (г/с р. Нарва -- г. Нарва, 7 км) за два периода наблюдений (1992-2005 и 2006-2019 гг.)
Компонент |
1992-2005 |
2006-2019 |
|||||
Сср |
СКО |
Cv |
Сср |
СКО |
Gv |
||
рН |
8.03 |
0.24 |
0.03 |
8.00 |
0.08 |
0.01 |
|
М, мг/дм3* |
203 |
16.53 |
0.06 |
195 |
28.43 |
0.10 |
|
ПО, мгО/дм3** |
10.9 |
2.25 |
0.21 |
14.6 |
1.68 |
0.11 |
|
БПК5, мгО2/дм3 |
- |
- |
- |
1.74 |
0.17 |
0.10 |
|
N-NO3, мг/дм3 |
0.20 |
0.08 |
0.40 |
0.15 |
0.04 |
0.27 |
|
N-Ивал, мг/дм3 |
0.62 |
0.15 |
0.24 |
0.69 |
0.13 |
0.19 |
|
P-PO4, мг/дм3 |
0.03 |
0.008 |
0.33 |
0.018 |
0.009 |
0.50 |
|
Р-Рвал, мг/дм3 |
0.06 |
0.01 |
0.17 |
0.03 |
0.01 |
0.33 |
|
Cu, мкг/дм3 |
19.2 |
15.54 |
0.81 |
4.1 |
4.91 |
1.18 |
|
Pb, мкг/дм3 |
3.3 |
4.73 |
1.42 |
0.87 |
1.62 |
1.86 |
|
Zn, мкг/дм3 |
12.1 |
9.86 |
0.81 |
5.3 |
4.76 |
0.89 |
|
Хлорофилл а, мг/дм3 |
3.2 |
4.09 |
1.04 |
9.6 |
3.56 |
0.53 |
|
Нефтепродукты, мг/дм3 |
0.03 |
0.014 |
0.49 |
0.02 |
0.012 |
0.67 |
Примечание. СКО -- среднее квадратичное отклонение; Сср -- среднее арифметическое значение; Cv -- коэффициент вариации среднего (пояснение к остальным сокращениям см. в примеч. к табл. 1).
Снижение содержания соединений фосфора за последние 10 лет подтверждается и графиками хода среднегодовых содержаний Рвал и Р-РО4 в зависимости от водности года, представленных на рис. 2.
Как следует из анализа рис. 2, за последние 12 лет в сравнении с 1993-2008 гг. регистрируется устойчивое снижение (в 1.5-2 раза) содержания фосфора валового до 0.03 мг/дм3 и фосфора фосфатов до 0.010 мг/дм3. Интересно отметить, что нет прямой зависимости содержания этих элементов от водности года: в многоводном 2017 г. при среднегодовом расходе воды 485 м3/с сохранялись средние значения фосфатов -- 0.013 мг/дм3. Устойчивое снижение концентраций фосфора, очевидно, связано с проведением реконструкции на очистных сооружениях г. Нарвы (Эстония), позволившей значительно сократить содержание фосфора в сточных водах.
Внутригодовые изменения основных компонентов химического состава воды (минерализации, перманганатной окисляемости, содержания биогенных элементов) определены на основе расчета среднемесячных концентраций за многолетний период (1993-2020) в устьевой области р. Нарвы. Репрезентативность установленных зависимостей определяется высоким числом членов в выборках (25-28 членов). Построенные совместные графики концентраций и расходов воды позволяют выявить особенности сезонных изменений приоритетных гидрохимических показателей реки за многолетний период наблюдений.
Анализ зависимости минерализации от расходов воды (рис. 3) позволяет отнести исследуемую реку к восточноевропейскому гидрохимическому типу, о чем свидетельствует достаточно четко выраженное совпадение времени наступления минимума минерализации с максимумом расходов воды по типу классификации (Алекин, 1970; Никаноров, 2001). Небольшая амплитуда колебаний минерализации (170-200 мг/дм3) свидетельствует о зарегулированности реки.
Ход содержания органического вещества (по величине перманганатной окисляемости) носит противоположный характер в сравнении с ходом минерализации. Максимальное значение ХПК (14.8 мгО/дм3) зарегистрировано при максимальном значении расходов в период половодья в апреле, минимальное (11.3 мгО/дм3) -- в конце зимней межени.
Для внутригодового хода изменения содержания валового азота также характерно увеличение его содержания в период половодья при плавном снижении в летний период. Увеличение содержаний ХПК и Ивал, очевидно, свидетельствует о привнесении с водосбора органических и азотных соединений в период половодья (рис. 4 и 5).
Особенно важен внутригодовой ход изменения содержания валового фосфора как лимитирующего биогенного элемента, для которого характерно низкое содержание (0.031-0.045 мг/дм3) в течение всего периода с 1-го по 6-й месяц при значительном увеличении (до 0.053 мг/дм3) в поздний летний и осенний периоды, с 8-го по 11-й месяц, что указывает на значительную роль вод Чудско-Псковского озера и Нарвского водохранилища, в которых подобное внутригодовое распределение содержания фосфора определяется внутриводоемными процессами, в том числе и минерализацией органического вещества на дне водоемов. В этот период возможно и вторичное загрязнение -- обратное поступление фосфатов со дна водоемов.
Сток растворенных веществ
Сток растворенных веществ зависит от растворимости слагающих водосборы рек пород, а также характеризует интенсивность процессов химической и физической эрозии в речных бассейнах (Алекин, 1974; Мальцева и др., 1987; Брызгало и Иванов, 2009). Согласно литературным данным, показатели ионного стока для рек Северо-Запада (реки Луга, Западная Двина и др.) изменяются в интервале 2030 т/км2 (Никаноров, 2001). По результатам наших расчетов, показатели ионного стока составляют 35-41 т/км2, что характерно «для отдельных районов северо-западной области, где распространены известняки силурийского и девонского возрастов» (Никаноров, 2001).
Примечание. Q -- среднемноголетний расход воды за период наблюдений. * Рассчитан за периоды с 2001 по 2005 и с 2006 по 2017 г.
Таблица 3. Среднемноголетние показатели ионного стока, стока биогенных и органических веществ за два периода наблюдений (1992-2005 и 2006-2019 гг.)
Компонент |
1992-2005, Q=395 м3/с |
2006-2019, Q =376 м3/с |
|||
Концентрация, мг/дм3 |
Показатель стока, кг/км2 |
Концентрация, мг/дм3 |
Показатель стока, кг/км2 |
||
Азот валовый |
0.62 |
137 |
0.69 |
146 |
|
Азот нитратный |
0.20 |
44.3 |
0.15 |
31.6 |
|
Фосфор валовый |
0.06 |
13.3 |
0.03 |
6.33 |
|
Фосфор фосфатный |
0.03 |
6.65 |
0.018 |
3.80 |
|
Минерализация, мг/дм3 |
203 |
45 000 |
195 |
41 100 |
|
Окисляемость |
|||||
перманганатная, мг/дм3 |
10.9 |
2420 |
14.6 |
3080 |
|
Хлорофилл а* |
3.2 |
- |
9.6 |
- |
Таблица 4. Статистическая оценка показателей ионного стока, стока биогенных и органических веществ за разные периоды наблюдений р. Нарвы в створе р. Нарва -- г. Нарва в 7 км от устья
Компонент |
1992-2019 гг. |
1992-2005 гг. |
2006-2019 гг. |
|||||||
F ср/мног |
CKO |
Cv |
Рср/мног |
СКО |
Cv |
Рср/мног |
СКО |
Cv |
||
Расход воды, м3/с |
385 |
72.74 |
0.189 |
395 |
76.87 |
0.195 |
376 |
69.83 |
0.186 |
|
М, т/км2 |
43.1 |
9.20 |
0.208 |
45.0 |
11.60 |
0.253 |
41.1 |
6.78 |
0.159 |
|
ХПК, т/км2 |
2.75 |
0.80 |
0.288 |
2.42 |
0.65 |
0.271 |
3.08 |
0.79 |
0.254 |
|
Рвал, кг/км2 |
9.81 |
4.15 |
0.420 |
13.3 |
3.76 |
0.303 |
6.33 |
2.80 |
0.381 |
|
Р-РО4, кг/км2 |
5.22 |
2.66 |
0.504 |
6.65 |
2.36 |
0.350 |
3.80 |
2.13 |
0.558 |
|
Ивал, кг/км2 |
142 |
51.74 |
0.357 |
137 |
55.23 |
0.390 |
146 |
49.91 |
0.338 |
|
N-NO3, кг/км2 |
38.0 |
17.60 |
0.453 |
44.3 |
21.05 |
0.473 |
31.6 |
10.73 |
0.327 |
Примечание. Fq^HOT- -- среднемноголетний показатель стока веществ (см. примеч. к табл. 1 и 2).
Ионный сток и сток биогенных и органических веществ рассчитан по среднемноголетним концентрациям и расходам воды р. Нарвы за разные периоды наблюдений (табл. 3 и 4). В основу расчета среднемноголетних показателей стока положены данные по среднегодовым расходам и концентрациям веществ.
Рассчитанный по формуле (1) сток биогенных веществ со всего водосбора р. Нарвы в среднем за период с 1992 по 2019 г. составляет для валового фосфора 544 т/год, для валового азота -- 7969 т/год, для нитратного азота -- 2151 т/год. В пересчете на показатели стока по формуле (3) модули стока валового фосфора варьируют в интервале 3.3-13.1 кг/км2 в год, что соответствует фоновым показателям для Балтийского региона (Брызгало и Иванов, 2009).
Интересно отметить, что за период с 1993 по 2006 г. значительно более высокие показатели стока для фосфора фосфатов и азота нитратов соответствовали показателям стока с мелиорированных, сельскохозяйственных районов (Назаров, 1988), что также указывает на значительное снижение биогенной нагрузки на р. Нарву в последнее десятилетие, с 2006 по 2019 г. Противоположные изменения регистри-руются в последнее десятилетие для стока органических веществ. Согласно литературным данным, показатель стока органических веществ определяется миграционными процессами органического вещества через поверхностный, внутрипочвен- ный и подземный сток в реки и составляет для рек бассейнов Севера и Северо- Запада от 2 до 4 т/км2 (Минаев, 1967; Мальцева и др., 1987). По нашим данным, для р. Нарвы показатели стока органических веществ в среднем составляют 2.75 т/км2, что близко к фоновым значениям. Важно отметить: в последние 14 лет (2007-2020) показатели стока органических веществ значительно увеличиваются (с 2.42 т/км2 до 3.08 т/км2), а также растет и концентрация хлорофилла а -- от 3.2 до 9.6 мг/дм3, что указывает на усиливающиеся процессы эвтрофирования в реке.
Выводы
Таким образом, из представленных данных можно сделать важный вывод об особенностях формирования биогенной нагрузки на р. Нарву. Поступление органического вещества и соединений азота происходит при максимальном водном стоке в период половодья, в то время как максимум фосфорной нагрузки приходится на осенний и предзимний периоды после окончания вегетации за счет вну- триводоемных процессов, связанных с разложением растительных остатков, минерализацией органических веществ и их поступлением из Чудско-Псковского озера и Нарвского водохранилища.
Установлено устойчивое снижение годового содержания биогенных элементов независимо от водности года в последние 14 лет по сравнению с предшествующими периодами, что указывает на снижение биогенной нагрузки в современный период. Остается открытым вопрос о причинах усиливающегося в современный период развития эвтрофных процессов, происходящих на фоне увеличения органического вещества (по перманганатной окисляемости) и хлорофилла.
Рассчитанные значения показателей стока фосфора и азота в современный период составляют 7.4 кгР/км2 и 150 кгИ/км2 в год, что соответствует фоновым значениям (антропогенно-ненарушенным водосборным территориям).
Литература
Алекин, О. А. (1970). Основы гидрохимии. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Алекин, О. А. (1974). Сток растворенных веществ. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Брызгало, В. А. и Иванов, В. В. (2009). Сток растворенных веществ на замыкающих створах рек бассейнов Арктических морей России. Многолетняя и сезонная изменчивость. Экологическая химия, 2, 60-89.
Кондратьев, С. А., Брюханов, А. Ю. Игнатьева, Н. В., Шмакова, М. В., Обломкова, Н. С., Коробчен- кова, К. Д. (2021). Внешняя и внутренняя фосфорная нагрузка на крупный трансграничный водоем в условиях минимальной проточности. Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 14 (4), 65-86.
Мальцева, А. В., Тарасов, М. Н., Смирнов, М. П. (1987). Сток органических веществ с территории СССР. Гидрохимические материалы, 102, 54-67.
Минаев, В. А. (1967). Вынос солей из почв осушаемого болота. Почвоведение, 10, 35-47.
Назаров, Г. В. (1988). Антропогенная перестройка выноса фосфора в водные объекты в процессе развития земледелия. В: Эволюция круговорота фосфора в эвтрофировании природных вод. Ленинград: Наука, 44-66.
Найденова, В. И. (1971). Гидрохимическая характеристика средних и больших рек европейской части СССР. Ленинград: Гидрометеоиздат.
Никаноров, А. М. (2001). Гидрохимия. СПб.: Гидрометеоиздат.
Никаноров, А. М. (2011). Региональная гидрохимия. Ростов-на-Дону: НОК.
Ресурсы поверхностных вод. Карелия и Северо-Запад (1970). Ленинград: Гидрометеоиздат.
Схема комплексного использования и охраны водных объектов бассейна реки Нарва (2014). [online] Невско-ладожское бассейновое водное управление федерального агентства водных ресурсов. Доступно на: http://www.nord-west-water.ru/activities/ndv/scheme-of-complex-use-and-
protection-of-water-bo dies-in-the-basin-of-the-narva-river- approved-documents/ [Дата доступа 23.11.2015].
Тимм, Т., Раукас, А., Хаберман, Ю., Яани, А., под ред. (2012). Псковско-Чудское озеро. Тарту: Eesti Loodusfoto.
Фрумин, Б. С. и Фетисова, Ю. А. (2017). Динамика качества вод трансграничной реки Нарва. Общество. Среда. Развитие, 1, 85-87.
Юхно, А. В. и Задонская, О. В. (2020). Оценка состояния речной экосистемы и антропогенного воздействия на нее с применением модальных интервалов (на примере р. Нарва). В: Сборник докладов международной научной конференции Четвертые Виноградовские чтения, 855-860.
CCME Water (2017). Canadian Water Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life: Water quality index user's manual. [online] Canadian Council of Ministers of Environment. Доступно на: https:// www.ccme.ca/en/resourcesCanadianEnvironmentalQualityGuidelines/ProtocolsandReference [Дата доступа 02.02.2018].
Hannerz, F., Langaas, S., Nilssonand, S., Yi. Tian (2002). A Multi-Thematic GIS Database of the Transboundary Narva River. In: Lake Peipsi catchment in support of strategic science and management applications. Eesti Loodusfoto, 68-65.
Jakob, A. (1997). Modelling Solute Transport Using the Double Porous Medium Approach. In: Modelling in aquatic chemistry. Paris, France, Organisation for economic cooperation and development. Nuclear Energy Agency, 525-576.
Roll, G., Kosk, A., Alexeeva, N., Unt, P. (2003). Lake Peipsi-Chudskoe. In: Lake Basin Management Initiative Regional Workshop for Europe, Central Asia and the America. USA, Vermont, 18-21 June.
References
Alekin, O. A. (1970). Fundamentals of hydrochemistry. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (In Russian)
Alekin, O. A. (1974). Runoff of dissolved substances. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (In Russian)
Bryzgalo, V. A. and Ivanov, V. V. (2009). The flow of dissolved substances on the closing channels of the rivers of the basins of the Arctic seas of Russia. Long-term and seasonal variability. Ecological Chemistry, 2, 60-89. (In Russian)
CCME Water (2017). Canadian Water Quality Guidelines for the Protection of Aquatic Life: Water quality index user's manual. [online] Canadian Council of Ministers of Environment. Available at: https://www. ccme.ca/en/resourcesCanadianEnvironmentalQualityGuidelines/ProtocolsandReference [Accessed 02.02.2018].
Frumin, B. S. and Fetisova, Yu. A. (2017). Dynamics of water quality of the transboundary Narva River. Society. Environment. Development, 1, 85-87. (In Russian)
Hannerz, F., Langaas, S., Nilssonand, S., Yi, Tian (2002). A multi-thematic GIS database of the transboundary Narva River. In: Lake Peipsi catchment in support of strategic science and management applications. Eesti Loodusfot, 68-65.
Jakob, A. (1997). Modelling Solute Transport Using the Double Porous Medium Approach. Modelling in aquatic chemistry. Organisation for economic cooperation and development. Nuclear Energy Agency, 525-576.
Kondratiev, S. A., Bryukhanov, A. Y., Ignatieva, N. V., Shmakova, M. V., Oblomkova, N. S., Korotchenko- va, K. D. (2021). External and internal phosphorus load on a large transboundary body of water in conditions of minimal flow. Fundamental and Applied Hydrophysics, 14 (4), 67-86. (In Russian) Maltsev, N. V., Tarasov, M. N., Smirnov, M. P. (1987). Flow of organic substances from the territory of the USSR. Hydrochemical materials, 102, 54-67. (In Russian)
Minaev, V. A. (1967). Removal of salts from the soils of a drained swamp. Soil Science, 10, 35-47. (In Russian) Nazarov, G. V. (1988). Anthropogenic modification of phosphorus transportation into water bodies during the development of agriculture. In: The evolution of the phosphorus cycle in the eutrophication of natural waters. Leningrad: Nauka Publ., 44-66. (In Russian)
Naidenova, V. I. (1971). Hydrochemical characteristics of medium and large rivers of the European part of the USSR. Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (In Russian)
Nikanorov, A. M. (2001). Hydrochemistry. St. Petersburg: Giydrometeoizdat Publ. (In Russian)
Nikanorov, A. M. (2011). Regional hydrochemistry. Rostov-on-Don: NOK Publ. (In Russian)
Resources surface water. Karelia and the North-West (1970). Leningrad: Gidrometeoizdat Publ. (In Russian) Roll, G., Kosk, A., Alexeeva, N., Unt, P. (2003). Lake Peipsi-Chudskoe. Lake Basin Management Initiative Regional Workshop for Europe, Central Asia and the America. USA, Vermont, 18-21 June.
Scheme of Integrated Use and Protection of Water Bodies of the Narva River Basin (2014). [online] Order of the Nevsko-Ladoga Basin Water Management of the Federal Agency for Water Resources. Available at: http://www.nord-west-water.ru/activities/ndv/scheme-of-complex-use-and-protection-of-water- bodies-in-the-basin-of-the-narva-river-approved-documents/ [Accessed 23.11.2015]. (In Russian) Timm, T., Raukas, A., Haberman, J., Jaani, A., eds (2012). Peipsi Lake. Tartu: Eesti Loodusfoto Publ. (In Russian)
Yukhno, A. V and Zadonskaya, O. V (2020). Assessment of the state of the river ecosystem and anthropogenic impact on it using modal intervals (on the example of the Narva River). In: Collection of reports of the international scientific conference Fourth Vinogradov readings, 855-860. (In Russian)
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Разработка схемы очистки сточных вод на правобережных очистных сооружениях г. Красноярска. Выбор методов очистки сточных вод. Комплекс очистных сооружений, позволяющие повысить эффективность очистки до нормативов, удовлетворяющим условиям выпуска стоков.
дипломная работа [274,5 K], добавлен 23.03.2019Разработка и внедрение методов реконструкции существующего аэротенка-вытеснителя на аэротенок-нитри-денитрификатор для уменьшения содержания азота, нитратов, нитритов в воде. Применение реагентного метода для удаления из сточных вод соединений фосфора.
дипломная работа [2,0 M], добавлен 16.01.2015Разработка и проектирование локальных очистных сооружений для объектов промышленности. Изготовление металлических конструкций и ограждений на заводе для производственных и бытовых нужд. Технологические решения по очистке сточных вод на предприятии.
курсовая работа [621,7 K], добавлен 09.04.2014Нахождение допустимых концентраций на выпуске из очистных сооружений. Сопоставление фактических значений концентраций загрязняющих веществ на выпуске очистных сооружений с нормативными значениями. Интенсификация работы первичных радиальных отстойников.
курсовая работа [68,4 K], добавлен 16.11.2021Структурная схема управления и контроля очистных сооружений. Функциональная схема автоматизации. Техническая характеристика измерительного преобразователя Сапфир 22ДД. Принцип действия преобразователей Ш78 и Ш79. Анализатор остаточного хлора АХС-203.
курсовая работа [252,1 K], добавлен 13.08.2013Планирование показателей производственной программы. Анализ выполнения плана по сортаменту и браку металлопродукции прокатного стана. Мероприятия по совершенствованию работы очистных сооружений. Экономическая эффективность предотвращенного ущерба.
курсовая работа [325,5 K], добавлен 27.02.2015Современное состояние проблемы загрязнения окружающей среды сахарным производством. Характеристика очистных сооружений на предприятии. Исследование количественной оценки выбросов и сбросов. Анализ существующих методов переработки свекловичного жома.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 14.01.2018Механическая очистка бытовых сточных вод, используемых для задержания нерастворимых примесей. Методы биологической очистки, их виды. Схема кондиционирования сброженного осадка промывкой и уплотнением. Очистные сооружения канализации г. Челябинска.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 06.09.2016Вода, ее свойства и значение. Виды сточных вод и характеристика методов их очистки. Ситуация с очисткой сточных вод в городе Салават Республики Башкортостан. Характеристика очистных сооружений предприятия ООО "Промводоканал", пути их реконструкции.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 06.05.2014Перенос нагрузки в узлы. Переход к общей системе координат. Поворот координатных осей с помощью матрицы преобразования координат. Объединение конечных элементов. Суммирование рассылаемого блока с имеющимся блоком в матрице методом сложения жесткостей.
презентация [772,0 K], добавлен 24.05.2014Исходные данные, задачи, оформление курсовой работы. Выбор мест расположения водозаборных, водоочистных сооружений и очистных сооружений канализации. Определение расходов водопотребления и водоотведения в населенном пункте. Водохозяйственный баланс.
методичка [291,6 K], добавлен 06.10.2008Расчетные нагрузки на днищевое перекрытие судна и определение его элементов. Выбор и обоснование категории марки судостроительной стали. Расчет элементов наружной обшивки. Расчетные нагрузки на водонепроницаемые переборки и определение их элементов.
курсовая работа [186,6 K], добавлен 08.12.2009Расчет потребности в сборочных единицах привода на примере приводного вала. Вероятность безотказной работы привода и потребность в запасных частях. Плотность вероятности нагрузки. Скорость снижения прочности под воздействием циклической нагрузки.
контрольная работа [33,6 K], добавлен 22.12.2011Процесс определения нагрузки и расчетных усилий, воспринимаемых балками настила до реконструкции здания. Расчет и конструирование усиления балок при выборе необходимого сечения. Проверка прочности и жесткости усиленной балки: опорный узел и поясные швы.
курсовая работа [215,1 K], добавлен 13.02.2011Разработка замкнутой системы производственного водообеспечения техногенного комплекса. Предварительное определение параметров системы. Разработка технологической схемы комплекса очистных сооружений. Оценка эффективности использования водных ресурсов.
курсовая работа [97,8 K], добавлен 09.02.2013Анализ реконструкции установки разделения воздуха на базе КОАО "Азот", г. Кемерово. Способы снижения удельных капитальных затрат на строительство и монтаж оборудования, автоматизацию машин. Сущность обеспечения непрерывной подачи сырья потребителям.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 02.12.2013Основные направления совершенствования технологии отделки мебели: снижение экологической опасности процессов отделки, снижения трудоёмкости, технологических потерь отделочных материалов. Установление технико-организационных показателей работы участка.
курсовая работа [139,0 K], добавлен 24.04.2015Измерение конструктивных элементов и основных углов метчика. Изучение и исследование элементов резьбы комплекта машинно-ручных метчиков со шлифованным профилем, их точности и распределение нагрузки. Особенности изучения конструкции и геометрии метчиков.
лабораторная работа [249,3 K], добавлен 12.10.2013Происхождения названия реки Волга. Географическое положение и территориальное разделение реки, добыча нефти. История и природный мир реки. Влияние и значимость Волги в исскустве. Описание крупнейших притоков Волги, водохранилищ и гидроэлектростанций.
реферат [26,7 K], добавлен 14.02.2010Определение производительности очистной станции, выбор технологической схемы. Расчет реагентного хозяйства, система дозирования и перемешивания реагента. Вычисление осветлителей со слоем взвешенного осадка. Принципы компоновки очистных сооружений.
курсовая работа [183,6 K], добавлен 17.12.2014