Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 39 )

5.8. Особливості гідрохімічних систем

різного рівня розмірності

Таким чином, в даному розділі досліджено гідрохімічні системи різного рівня з різною структурою використання водозборів та антропогенного впливу. Саме через це дуже важко виявити в них шляхом порівняльного аналізу типові процесно-функціональні структури, адже ці структурні елементи гідрохімічних систем надзвичайно мінливі у часі і просторі. Їх мінливість обумовлена зміною речовинно-агрегатної структури гідрохімічних систем у залежності від зміни видів та міри впливу системоформуючих факторів.

Проте, оскільки питання про типові фактори формування гідрохімічних систем є надзвичайно актуальним, можна зробити спробу виконати певну типізацію факторів формування гідрохімічних систем, досліджених у 4 та 5 розділах роботи.

З цією метою використано інформацію про перші три приоритетні фактори як такі, що відіграють вирішальну роль у формування кожної дослідженої системи (табл. 5.9).

Таблиця 5.9

Пріоритетні фактори формування гідрохімічних систем

Гідрохімічна

система

Площа,

км2

Назва (за класифікацією ГХС)

Приоритетні фактори, %

І

ІІ

ІІІ

Південний Буг

63700

Регіональна макро-ГХС ІІ порядку

Процеси у водному об’єкті (35%)

Стічні води

(12,5%)

Поверхня водозбору

(10,3%)

Житомирське Полісся

29000

Регіональна макро-ГХС І порядку

Поверхня водозбору

(19%)

Ерозія/

дефляція (16,3%)

Меліорація

(15,9%)

Росава

1720

Локальна

мезо-ГХС ІІ порядку

Процеси у водному об’єкті (35%)

Поверхня водозбору

(19%)

Зарегульо-ваність (13%)

Корабельна

550

Локальна

мезо-ГХС ІІ порядку

Поверхнево - схиловий стік

(24%)

Поверхня водозбору

(19%)

Процеси у водному об’єкті (14%)

Іква

514

Локальна

мезо-ГХС ІІ порядку

Процеси у водному об’єкті (33,7%)

Вплив населених пунктів

(31,7%)

Поверхня водозбору

(16,7%)

Бутеня

59

Локальна

мезо-ГХС ІІ порядку

Поверхня водозбору

(34%)

Зарегульо

ваність (18%)

Процеси у водному об’єкті (13%)

Аналіз даних таблиці показав, що у формуванні гідрохімічних систем найбільшу роль відіграє характер поверхні водозбору ( 44% усіх випадків). На другому місці за впливом на формування параметрів системи є процеси (фізико-хімічні, гідробіологічні тощо) перетворення речовини та енергії безпосередньо у водному об’єкті.

На третьому місці - антропогенні фактори різного прояву, такі як вплив стічних вод, населених пунктів, меліоративних заходів, зарегульованості стоку.

Аналізуючи розподіл системоформуючих факторів відносно гідрохімічних систем різних рівнів розмірності, слід звернути увагу, що системи нижчих рівнів розмірності (локальні мезосистеми) формуються головним чином під впливом місцевих факторів. Для них особливо важливе значення має характер поверхні водозбору, на якому формується не тільки водний стік, але й хімічний склад вод місцевого стоку. Також значні зміни хімічного складу води спостерігаються у локальних гідрохімічних системах під впливом внутрішніх процесів перетворення речовини і енергії у водному об’єкті.

Що ж стосується регіональних макросистем, дві з яких нами досліджено, то тут спостерігаються деякі цікаві особливості.

Регіональна гідрохімічна макросистема Житомирського Полісся розміщена в одній географічній зоні, більш того, в області. Тому стабільність кліматичних умов та гідрологічного режиму в межах цієї території створюють сприятливий фон для прояву дії інших, знову ж таки, місцевих факторів: характер поверхні водозбору, ерозійно-дефляційні процеси, що розвиваються під впливом втручання людини у природну структуру поверхні водозбору, меліоративні заходи.

Регіональна гідрохімічна басейнова макросистема Південного Бугу є трансзональною. Вона розміщена в двох природних зонах – лісостеповій та степовій, тому у її формуванні основну роль відіграє зональна зміна природних факторів формування хімічного складу води, внаслідок чого в широтному напрямі помітно змінюється хімічний склад води від гідрокарбонатно кальцієвого (на півночі) до сульфатно - кальцієвого та хлоридно-натрієвого у південній частині (річки Гнилий Єланець, Громоклія). Саме тому в результаті системного аналізу було ідентифіковано як найбільш впливовий приоритетний фактор для формування даної макросистеми – формування хлоридно-натрієвого хімічного складу природних вод. Чітко було ідентифіковано і вплив другого фактора – скидання стічних вод. Характер водозбору для регіональної макроситеми відіграє важливу проте не головну роль.

Таким чином, завдяки дослідженням, результати яких наведені в розглянутому розділі, виявлено особливості гідрохімічних систем річок лісостепової та степової зон України та виконано рекомендації з їх оптимізації на основі мультиваріаційного підходу щодо апроксимації та моделювання впливу антропогенних чинників на формування параметрів гідрохімічних систем.

Результати представлених досліджень опубліковані нами у наступних роботах [58, 145, 217, 230, 249, 253, 298].

РОЗДІЛ 6

ХАРАКТЕРИСТИКА ГІДРОХІМІЧНОЇ СИСТЕМИ ПЕРЕХІДНОГО ТИПУ (НА ПРИКЛАДІ ШЕЛЬФОВОЇ ГХС ДЖАРИЛГАЦЬКОЇ ЗАТОКИ ЧОРНОГО МОРЯ)

6.1. Специфічність перехідних гідрохімічних систем

Перехідні зони між басейновими, русловими та акваторіальними гідрохімічними системами відрізняються за процесно-функційними критеріями від вищеназваних. Ці гідрохімічні системи можна назвати перехідними.

Гідрохімічні системи перехідного типу формуються в гирлових ділянках річок, в шельфових зонах морів, де відбувається розвантаження континентального поверхневого стоку і протікають процеси трансформації його хімічного складу у зв’язку із різкою зміною гідродинамічних та фізико-хімічних умов водного середовища [293-298].

Перехідні зони в місцях змішування прісних і морських вод з різко відмінними фізичними властивостями і хімічним складом є специфічними географічними об’єктами.

У межах поширення цих зон, як правило, в мілководній частині морського шельфу формуються локальні гідрохімічні мезосистеми перехідного типу.

Структурно-функціональні особливості цих систем обумовлені унікальністю домінуючого системоформуючого процесу змішування двох основних типів води земної кулі – гідрокарбонатно-кальцієвих континентальних і хлоридно-натрієвих морських [298] . Саме цей фактор обумовлює динамічну нестабільність шельфової гідрохімічної системи та значну мінливість її параметрів.

Внаслідок різкої зміни гідродинамічних параметрів потоку прісних вод та фізико-хімічної обстановки в зоні змішування відбувається активне осідання завислих часток разом з поглинутими ними поживними речовинами та токсичними забруднюючими речовинами. Цей фактор також відіграє одну із важливих ролей у формуванні гідрохімічної системи. Він активізує транспортно-енергетичні потоки в системі і сприяє її стабілізації.

6.2. Еколого-економічна обумовленість досліджень гідрохімічної системи Джарилгацької

затоки Чорного моря

Курортне будівництво та інтенсивне господарське освоєння прибережної зони Чорного моря призводять до зростання забруднення морського шельфу і, відповідно, до зміни хімічного складу прибережних вод у локальних районах моря.

Одним із найважливіших факторів забруднення навколишнього середовища в цих районах є зрошуване землеробство, особливо рисосіяння. Загальна площа зрошуваних рисових систем на півдні України складає 62 тис. га [299]. Особливого розвитку рисосіяння в Україні набуло якраз у прибережній зоні Джарилгацької затоки, неподалік від Скадовської курортної зони.

Технологія рисосіяння базується на використанні 15-18 тис. м3 прісної води на кожен гектар рисового поля, яка витрачається на вологонасичення, рослинну транспірацію, вертикальну фільтрацію, протічну течію та скиди. Таким чином утворюється значна кількість зворотних вод, які через розгалужену мережу скидних дренажних каналів (всього 46 каналів) відводяться до Джарилгацької затоки Чорного моря.

Саме у зв’язку з цим виникла проблема екологічно безпечного водокористування в прибережній морській зоні унікального кліматичного та бальнеологічного курорту Скадовська. Адже забруднення вод затоки цілим комплексом хімічних речовин, що вимиваються з рисових полів, накопичення їх в мулових відкладах та в гідробіонтах призводить до значного погіршення якості води внаслідок надходження органічних та біогенних речовин, які стимулюють процеси антропогенної евтрофікації в морському середовищі.

Подальше прогресування цих процесів загрожує необоротними порушеннями природного стану як локальної гідрохімічної системи, так і усієї екосистеми Джарилгацької затоки, що призведе до втрати природними компонентами їх основних бальнеологічних властивостей, до перетворення курортно-оздоровчої зони в зону екологічного лиха і, як наслідок, до значних економічних збитків.

Саме ці еколого - економічні причини обумовили необхідність досліджень, результати яких наведені нижче.

6.3.Загальна характеристика матеріалів та

методики досліджень

Дослідження локальної гідрохімічної мезосистеми перехідного типу в шельфовій зоні Джарилгацької затоки в місці скиду дренажних вод рисових систем базується на матеріалах натурних досліджень, які проводились упродовж декількох років спільними зусиллями інституту “Укрводпроект”, Українського НДІ токсикології та гігієни пестицидів, полімерів і пластмас Міністерства охорони здоров’я України, Української науково-дослідної станції рисівництва Міністерства сільського господарства та проблемної науково-дослідної лабораторії гідроекології та гідрохімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка за безпосередньої участі автора.

Для проведення режимних спостережень за параметрами гідрохімічної системи була створена досить щільна мережа гідрохімічного моніторингу, яка включала 18 пунктів контролю якості скидних вод та біля 60 морських станцій, на яких впродовж вегетаційного періоду (з квітня по жовтень) контролювали сезонні коливання стану системи та зміну якості морських вод.

У відібраних пробах води виконувалося визначення наступних фізико-хімічних параметрів: колірність, прозорість, завислі речовини, розчинений кисень, БСК5, окислюваність, лужність, жорсткість, сухий залишок, кальцій, магній, залізо, хлориди, сульфати, азот амонійний, азот нітритів, азот нітратів, СПАР, кадмій, кобальт, мідь, свинець, цинк, магній, фосфор, ртуть, гідрокарбонати, калій, натрій, сатурн, ялан, пропанід, ГХЦГ, метафос, базагран.