Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 24 )

На рис.4.5 показана структура сільськогосподарських угідь. Більша частина сільськогосподарських площ зайнята ріллею. Це свідчить високу ймовірність забруднення річок продуктами ерозії ґрунтів, добривами та отрутохімікатами.

Наступний рис. 4.6 ілюструє використання мінеральних та органічних добрив на водозборах річок.

Представлені дані свідчать про задовільний рівень внесення мінеральних та органічних добрив та про можливість збагачення поверхневих вод сполуками азоту, фосфору, калію а також хлоридами та сульфатами, тому що найчастіше у якості мінеральних добрив використовуються хлорид та сульфат калію. Рис.4.7 ілюструє ситуацію з використанням отрутохімікатів на водозборах річок.

Як видно з рис.4.7, використовуються отрутохімікати в межах досліджуваних водозборів нерівномірно, отже слід чекати наслідків нерівномірного навантаження водних ресурсів цими забруднюючими речовинами.

При складанні вихідної інформаційної матриці характеристик різних чинників формування якості води було враховано також можливість надходження забруднюючих речовин як результат функціонування транспорту, для чого були зібрані відповідні дані (Додаток Д).

Рис.4.4. Порівняльна характеристика сільськогосподарської освоєності, осушеності та забудованості водозборів

РИС. 4.5

НА ОКРЕМОМУ ФАЙЛІ

(АЛЬБОМНОМУ ЛИСТКУ)

Рис.4.6. Використання добрив в межах водозбірних територій річок області

РИС. 4.7

НА 2 ОКРЕМИХ ЛИСТКАХ НА ІНШОМУ ФАЙЛІ

(АЛЬБОМНОМУ ЛИСТКУ)

РИС. 4.7

4.3. Оцінка параметрів регіональної

гідрохімічної системи

4.3.1. Характеристика використаної гідролого-гідрохімічної інформації

Для проведення досліджень були використані матеріали Державна гідрометеорологічна служба України та Державного управління екології та природних ресурсів у Житомирській області. Для оцінки якості води були використані матеріали досліджень за останні 5 років з (1993 по 1997 рр.) та за 14 років (з 1984 по 1997 рр.) для дослідження гідрохімічного режиму. Ці дослідження проводились на річках Тетерів, Гнилоп’ять, Случ, Ірша, Уборть, Уж, Норинь, Раставиця, Кам’янка, Ірпінь в 38 пунктах спостережень, розміщення яких орієнтоване в значній мірі на жорсткий контроль якості води в місцях скиду стічних вод, які в багатьох випадках є потужними точковими джерелами надходження забруднюючих речовин у поверхневі води. Розміщення пунктів контролю якості води та місць відведення стічних вод показано на рисунку 4.8.

Перелік пунктів спостережень за хімічним складом води та гідрографічні і гідрологічні характеристики річок у створах вказаних пунктів представлені у таблиці Перелік місць скидів та їх характеристики наведені у Нумерація пунктів спостережень на рис. 4.8 співпадає з їх нумерацією у таблицях відповідних додатків.

4.3.2.Характеристика параметрів

гідрохімічної системи

Параметрами гідрохімічної системи вважаються концентрації розчинених у воді хімічних елементів, що складають речовинно-агрегатну структуру системи. Величини концентрацій елементів системи є індикаторами стану системи і її зміни під впливом природних чи антропогенних чинників. Вони ж слугують основою для системного аналізу: дослідження властивостей, структури, розмірності, стійкості системи тощо.

Хімічний склад води річок Житомирського Полісся є характерним для річок цього регіону. Він сформувався на протязі тривалого часу еволюції поверхневих вод цього регіону, в основному, під впливом природних чинників. Хоча в останні десятиліття у воді з`явилися нові хімічні сполуки, нехарактерні для природних вод. Вони надходять у гідросферу різними шляхами і є, головним чином, продуктами органічного синтезу, наприклад, засоби захисту рослин. В той же час можна помітити зростання забруднення вод і неорганічними речовинами.

Порівняно велика кількість опадів у цьому регіоні зумовила значну промитість ґрунтів і порід, їх бідність на мінеральні компоненти. Саме через це ще багато річок області, на ділянках течій без прямого антропогенного впливу, мають невисоку мінералізацію води, часто до 300 мг/дм3. В той же час під впливом господарської діяльності (скид стічних вод тощо) мінералізація води річок може значно зростати (500-700 мг/дм3).

Рис. 4.8. Розміщення пунктів спостережень за хімічним складом води річок Житомирського Полісся та місць відведення в них промислових

та комунально-побутових стічних вод

Ще однією особливістю хімічного складу води річок області, яка теж безпосередньо пов`язана з природними умовами, є зростання вмісту органічних сполук у їх воді при перетині річками заболоченої Поліської низовини. Болота, особливо мезо - та евтрофного типу, продукують велику кількість органічної речовини у вигляді рослинних організмів. Саме продукційно-деструкційні процеси в болотах є джерелом надходження в річки великої кількості органічних сполук азоту, фосфору, заліза, марганцю, фульво- та гумінових кислот. Це відбивається на підвищенні колірності води, загалом не погіршуючи суттєво її якість. Болотні води мають низьку мінералізацію, особливо води оліготрофних боліт, де мінералізація часто не перевищує 50-100 мг/дм3. Цей фактор впливає на розбавлення солей у водному потоці річки і зниженню загальної мінералізації води річок, що перетинають болота.

Для характеристики хімічного складу води річок області зібрані дані спостережень Управління екології та природних ресурсів у Житомирській області та Державна гідрометеорологічна служба України було оброблено з використанням сучасних методів математичної статистики та аналізу даних спостережень. Для цього було використано персональний комп`ютер Pentium-II-400 та пакет статистичних програм для наукових розрахунків “Статистика”. В додатку Б представлені результати оцінки статистичних параметрів рядів спостережень за гідрохімічними показниками, а в табл. 4.7 - межі коливань середніх значень концентрацій речовин.

Середні значення концентрацій характерні для показників, розподіл значень рядів яких здійснюється за нормальним законом розподілу випадкових величин. До таких показників відносяться, як правило, консервативні хімічні елементи, або сполуки, такі як головні іони, тощо. Хоча, в умовах значного впливу господарських чинників навіть концервативні речовини можуть змінювати свій характер розподілу.

Медіанні ж значення доцільно використовувати для характеристики вмісту у воді речовин, що характеризуються логнормальним, або підпорядкованим характером статистичного розподілу значень рядів спостережень.

До таких речовин належать завжди забруднюючі речовини, органічні, біогенні речовини тощо.

Загальна мінералізація води річок Житомирської області за середніми значеннями коливається від 240 до 700 мг/дм3. Найменша величина мінералізації характерна для р. Уборті (с. Перга) та р. Уж (вище м. Коростень). Найбільша - для р. Гнилоп`ять (нижче міста). У сольовому складі води домінують іони Са2+, , Cl-, . За переважанням серед аніонів іону, а серед катіонів іону Ca2+ води річок характеризуються як гідрокарбонатно-кальцієві.

Внесок гідрокарбонатів у загальну мінералізацію досить високий і складає від 30 до 55%. На другому місці за цим показником стоїть кальцій - 10-15%, хоча, звичайно, бувають і винятки.

Таблиця 4.7

Межі коливань середніх значень показників гідрохімічного

режиму річок Житомирської області

Показники

Межі коливань

середніх значень,

мг/дм3

Показники

Межі коливань

середніх значень,

мг/дм3

2

3

Температура, °С

7,09-16,0

Перманганатна окилюваність

4,05-9,44

Завислі речовини, мг/дм3

4,57-14,1

Біхроматна окислюваність

26,7-70,7

рН

6,87-8,18

БСК5

0,93-17,7

Розчинений О2

7,10-24,7

Феноли

0,005-0,04

% насичення О2

77,7-116,6

Нафтопродукти

0,05-0,33

СО2

3,56-26,1

СПАР

0,04-0,13

НСО3

133,4-301,2

ДДЕ

0,000-0,06

Сульфати

26,8-97,1

ДДТ

0,000-0,05

Хлориди

17,4-90,9

Альфа-ГХЦГ

0,000-0,02

Кальцій

37,1-104,6

Гама-ГХЦГ

0,000-0,01

Магній

4,87-29,5

Бета-ГХЦГ

0,000-0,001

Натрій

14,9-75,8

Трефлан

0,000

Калій

4,25-9,72

Гексахлор

0,000-0,001

Сума іонів

241,8-697,5

Колірність, бали

20,8-41,3

Жорсткість

2,61-15,7

Прозорість, см

15,1-29,0

Азот амонійний

0,20-7,58

Марганець

0,09-0,32

Азот нітритний

0,01-9,22

Цинк

0,02-0,11

Азот нітратний

0,09-6,23

Хром

0,007-0,14

Сума азоту

0,54-8,09

Кремній

0,0004-0,006

Фосфати

0,04-1,28

Залізо

0,0002-0,005

Фосфор

0,08-0,77

Мідь

0,001-0,008

Значна частка мінералізації формується за рахунок іонів і Cl-. Їх вклад у мінералізацію коливається відповідно в межах 9-14% та 5-12%. Ці іони речовини надходять у річкові води не тільки природним шляхом, але й за рахунок господарської діяльності людини, тому можуть бути використані у гідрохімічних дослідженнях як показники-індикатори господарського впливу на хімічний склад річкових вод. Так, навіть вибіркові дані, свідчать про існування антропогенного впливу на формування та Cl - у воді. Чітко видно збільшення частки хлорид-іону з 9,2% (46,9 мг/дм3) в створі р. Гнилоп`ять - вище м. Бердичева до 14,2% (90,9 мг/дм3) в створі р. Гнилоп`ять - нижче м. Бердичева. Це ж стосується і сульфат-іонів, вміст яких збільшився в створі нижче міста з 48 до 80 мг/дм3, а вклад у мінералізацію зріс з 9,4 до 12,4%.

Така ж картина спостерігається і на р. Тетерів. Вміст в створі нижче міста зростає в середньому до 62 мг/дм3 (вище міста - 47 мг/дм3), а вміст Cl - - до 71 мг/дм3 (вище міста - 48 мг/дм3).

Окрім головних іонів для хімічного складу води досліджуваних річок характерна наявність біогенних речовин, в першу чергу сполук азоту, фосфору, заліза, кремнію та інших елементів, концентрація яких у воді незначна, але саме вони визначають рівень біопродуктивності водних об`єктів і, таким чином, обумовлюють якість їх води.

Ці речовини надходять у поверхневі води з міськими стічними водами, внаслідок вимивання мінеральних добрив. Вони неконсервативні, їх концентрація у воді швидко вирівнюється, досягає природного фону. Природними концентраціями цих речовин, які можна було б використати для порівняння, можна вважати їх концентрації в створах, що знаходяться вище джерел забруднень річкових вод. Також можна використовувати дані умовного природного фону, тобто концентрації, розраховані за ретроспективним рядом і характерні для історичного періоду з відсутністю, або низьким рівнем впливу господарської діяльності на гідрохімічний режим річок.