Улучшение качества воды в регулируемых речных экосистемах
Эффективность многообразных процессов самоочищения воды, происходящих в водохранилищах, а следовательно, и значимость водохранилищ для улучшения качества воды в регулируемых ими реках особенно очевидны для речных систем с большой антропогенной химической нагрузкой. Покажем это на примере Волги, речная система которой и до сооружения водохранилищ ВКК и по завершении ее гидротехнического преобразования особенно детально изучена в гидроэкологическом отношении.
Для того чтобы представить, какой стала бы вода в Волге в настоящее время, при современной ее химической нагрузке, не будь река превращена в каскад водохранилищ, ввиду невысокой надёжности данных учета объема и состава сточных вод в столь крупной речной системе, химические характеристики речной водной массы рассчитаны здесь двумя методами:
1 - по статистическим данным о сбросе ЗВ в составе сточных вод в поверхностные водные объекты бассейнов Оки, Камы и всей Волги в целом;
2 - по количеству фосфора в сточной воде канализационных систем с учетом роста населения волжских городов за 60 лет, прошедших с начала сооружения каскада ГЭС.
Периодами наиболее критического состояния речных экосистем, загрязняемых сточными водами, становятся маловодья. На большинстве рек России - это чаще всего зимняя межень, когда река покрыта льдом, но нередко и летняя межень в особо засушливые годы. Именно для этих фаз водного режима и рекомендовал [84] применять разработанную им совместно с и первую классификацию гидроэкологического состояния водных объектов России. Учитывая эту рекомендацию, в расчётах антропогенного изменения качества воды в волжской экосистеме приняты приведенные в табл. 5.10 величины расхода воды Q в гидрометрических створах, действовавших в предшествующее преобразованию Волги двадцатилетие ( гг.). Для такой крупной речной системы невозможно подобрать год, в который одновременно во всех 14 створах были бы наинизшие значения стока. Поэтому среди этих 20 лет выбраны пять - 1921, 1922, 1932, 1938 и 1939 гг. - с наименьшими среднесуточными значениями Q в преобладающем числе створов. Первый из них - самый маловодный год за 110-летний период регулярных гидрометрических наблюдений в вершине волжской дельты [121], два последних - также очень маловодны (обеспеченность стока около 93%), а в оба года средней водности (1922 и 1932) наблюдалось сравнительно многоводное половодье и низкая межень. За минимальный 30-суточный расход зимней межени Q30 в расчетах принят минимальный среднемесячный расход, наблюдавшийся в эти годы в большинстве створов в марте, реже в феврале.
Таблица 5.10. Осредненные за пять маловодных лет расходы воды в Волге и в ее главных притоках (Q3 - минимальный среднесуточный зимний, Q30 - минимальный тридцатидневный зимний, Qл - минимальный среднесуточный летний и Qг - средний годовой расход воды, м3/с) |
Створ (расстояние от устья, км) | Q3 | Q30 | QЛ | QГ | |
Волга - Старица | (3178) | 22 | 28 | 24 | 94 |
- Тверь | (3084) | 27 | 28 | 36 | 94 |
- Прислон | (2960) | 67 | - | 73 | 202 |
- Ярославль | (2684) | 137 | 148 | 270 | 768 |
- Кинешма | (2437) | 174 | 190 | 364 | 997 |
- Чкаловск | (2301) | 204 | 218 | 404 | 1244 |
Ока - Горбатов | - | 285 | 334 | 302 | 1049 |
Волга - Нижний Новгород | (2231) | 508 | 556 | 715 | 2300 |
- Вязовые | (1861) | 556 | 717 | 909 | 2870 |
Кама - Березняки | (1180) | 113 | 124 | 236 | 661 |
- Пермь | (906) | 148 | 276 | 440 | 1324 |
- Сокольи горы | (197) | 598 | 625 | 1095 | 2980 |
Волга - Поляна им. Фрунзе | (1413) | 1067 | 1518 | 2200 | 6106 |
- Волгоград, Дубовка | (586) | 1056 | 1966 | 2370 | 6546 |
В первом расчете статистические данные о массе различных ЗВ сброшенных в Оку, Каму, Волгу и их притоки за 1988, 1989 и 1990, гг. [3], осреднены с целью повышения их репрезентативности (от фр. для периода наибольшего промышленного загрязнения поверхностных вод в России. В последние годы, характеризуемые здесь данными за 1995 г. [53], в статистических сводках несколько изменился перечень компонентов ЗВ, заменю уменьшились и суммарные величины их массы. При допущении, что сброс ЗВ канализационными системами производится равномерно в течение года, отношение средней суточной дозы ЗВ, поступающей в речную систему к минимальному среднесуточному объему воды, протекающей через замыкающий створ этой системы в фазу устойчивой зимней межени в маловодный год представляет собой наиболее вероятную минимальную концентрацию Ст любого консервативного ЗВ. В случае неравномерного распределения источников загрязнения и/или при вариациях суточной дозы ЗВ в речной системе образуются очаги с концентрацией сброшенных веществ C>Ст. Рассчитанные этим методом значения Ст и их отношение к предельно допустимым концентрациям ЗВ (k=Сm/ПДК) приведены в табл. 5.11. Значения использованных так называемых рыбохозяйственных ПДК (при их превышении возможна гибель рыб и кормовых организмов) пересмотрены и утверждены Правительством Российской Федерации в 1995 г. [173]. Аналогично получены и значения наименьшей вероятной кратности превышения ПДК (k30, kл, kг) при трех других расчетных значениях расхода воды, приведенных в табл. 5.10 для створов Ока-Горбатов, Кама-Сокольи горы и Волга-Волгоград.
Таблица 5.11. Оценка минимальной концентрации Ст, мг/л, загрязняющих веществ в речной воде в маловодье на Волге, Оке и Каме (не регулируемых водохранилищами) при современной их нагрузке сточными водами (k = Сm/ПДК при Q3, Q30, Qл и Qr) |
ЗВ | При нагрузке 1988-90 гг. | При нагрузке 1995 г. | ||||||||
Cm | k3 | k30 | kл | kг | ст | k3 | k30 | kл | kг | |
р. Волга | ||||||||||
БПК | 7,2 | 2 | 1,3 | 1,1 | 0,4 | 4,5 | 1,5 | 0,8 | 0,7 | 0,2 |
НП | 0,47 | 9 | 5 | 4 | 1,5 | 0,17 | 3,3 | 1,8 | 1,5 | 0,5 |
Mg | 45! | 12 | 6 | 5 | 1,8 | - | - | - | - | - |
SO4 | 563 | 6 | 3 | 2 | 0,9 | 34 | 0,3 | 0,2 | 0,2 | 0,1 |
Cl | 620 | 2 | 1,1 | 0,9 | 0,3 | 52 | 0,2 | 0,1 | 0,1 | <0,1 |
Фен. | 0,003 | 3 | 1,6 | 1,3 | 0,5 | 0,001 | 0,7 | 0,4 | 0,3 | <0,1 |
Циан | 0,14 | 3 | 1,8 | 1,3 | 0,5 | (4,1) | (10) | (6) | (5) | (1,7) |
N03 | 1107 | 28 | 15 | 12 | 5 | 3,11 | 0,1 | <0,1 | <0,1 | <0,1 |
Fe | 1,24 | 12 | 7 | 6 | 2 | 0,67 | 7 | 4 | 3 | 1,1 |
Al | 0,124 | 3 | 1,7 | 1,4 | 0,5 | - | - | - | - | - |
Cu | 0,010 | 10 | 6 | 5 | 1,7 | 0,015 | 15 | 8 | 7 | 2 |
Zn | 0,032 | 3 | 1,7 | 1,4 | 0,5 | 0,014 | 1,4 | 0,7 | 0,6 | 0,2 |
Класс ИЗВ | VI | VI | V | III | VI | IV | IV | II | ||
р. Ока | ||||||||||
БПК | 7,6 | 2 | 2 | 2 | 0,7 | 5,57 | 1,9 | 1,6 | 1,8 | 0,5 |
НФ | 0,78 | 16 | 13 | 15 | 4 | 0,28 | 6 | 5 | 5 | 1,5 |
SO4 | 1786 | 18 | 15 | 17 | 5 | 34 | 0,3 | 0,3 | 0,3 | 0,1 |
Cl | 1891 | 6 | 5 | 6 | 1,7 | 36 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | <0,1 |
Фен. | 0,003 | 3 | 3 | 3 | 0,8 | 0,001 | 0,7 | 0,6 | 0,7 | 0,2 |
Циан | 0,24 | 5 | 4 | 4 | 1,3 | (1,2) | (3,1) | (2,6) | (2,9) | (0,8) |
NОз | 1685 | 42 | 36 | 40 | 11 | 6,65 | 0,2 | 1 | 0,2 | <0,1 |
Fe | 0,34 | 3 | 3 | 3 | 0,9 | 0,15 | 1,5 | 1,3 | 1,4 | 0,4 |
Cu | 0,017 | 17 | 15 | 16 | 5 | 0,005 | 48 | 41 | 46 | 13 |
Zn | 0,076 | 8 | 6 | 7 | 2 | 0,023 | 2 | 1,9 | 2 | 0,6 |
Ni | 0,016 | 2 | 1,4 | 1,5 | 0,4 | - | - | - | - | - |
Класс ИЗВ | VII | VII | VII | V | VII | VI | VI | IV | ||
ЗВ | . При нагрузке 1988-90 гг. | При нагрузке 1995 г. | ||||||||
Ст | k3 | k30 | kл | kг | Cm | k3, | k30 | kл | kг | |
р. Кама | ||||||||||
БПК | 8,7 | 3 | 3 | 1,6 | 0,6 | 2,4 | 0,8 | 0,8 | 0,4 | 0,2 |
НФ | 0,23 | 5 | 4 | 2 | 0,9 | 0,07 | 1,5 | 1,4 | 0,8 | 0,3 |
Mg | 782 | 20 | 19 | 11 | 4 | - | - | - | - | - |
Фен. | 0,003 | 3 | 3 | 1,6 | 0,6 | 0,000 | <0,1 | <0,1 | <0,1 | <0,1 |
NO3 | 684 | 17 | 16 | 9 | 3 | 1,41 | <0,1 | <0,1 | <0,1 | <0,1 |
Fe | 1,94 | 19 | 19 | 11 | 4 | 1,02 | 10 | 10 | 6 | 2 |
Al | 0,370 | 9 | 9 | 5 | 1,9 | (0,55) | (1,4) | (1,4) | (0,8) | (0,3) |
Cu | 0,006 | 6 | 6 | 3 | 1,2 | 0,002 | 1,7 | 1,6 | 0,9 | 0,3 |
Zn | 0,014 | 1,4 | 1,3 | 0,8 | 0,3 | 0,007 | 0,7 | 0,7 | 0,4 | 0,1 |
Класс ИЗВ | VI | VII | VI | III | IV | IV | III | II | ||
Примечание: НФ - нефтепродукты, Фен. - фенолы, Циан. - цианиды; в скобках приведены значения Ст аммонийного азота и кратность их превышения
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 |
