Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 40 )

Обробка отриманих даних спостережень виконувалася автором з використанням власної методики дослідження гідрохімічних систем, викладеної в розділі 3 даної роботи.

6.4. Природно-антропогенні передумови формування гідрохімічної системи перехідного типу

в Джарилгацькій затоці

Джарилгацька затока знаходиться в північно-східній частині Чорного моря. Зі сходу вона відкривається широкою горловиною в Каркінітську затоку, а з півдня відділяється від неї Джарилгацькою косою, яка, при загальній довжині 42 км, тільки в одному місці, біля с. Лазурне, має вузьку протоку, що обумовлює їх сполучення. Глибина цієї протоки не перевищує в штильову погоду 0,5 м.

Джарилгацька затока являє собою мілководний басейн, максимальні глибини якого не перевищують у центральній частині 8 м. Маючи площу до 400 км2, затока вміщує при середній глибині 2,5 м близько 1 км3 води.

У північній її частині до неї відкриваються дві вторинні затоки - Каржинська та Каланчацька. Ці затоки мають площі водного дзеркала відповідно 20 і 30 км2, характеризуються мілководністю і вміщують до 20 млн. м3 води кожна.

Джарилгацька затока разом з Тендровською та Ягорлицькою створює цілісний лагунний комплекс, що входить до складу Дніпро-Каркінітської берегової області, виділеної при геоморфологічному районуванні Азово-Чорноморського басейну. Аналогом подібного лагунного комплексу є лише приморські водойми Ліонської затоки Середземного моря.

У флористичному відношенні лагунний комплекс розглядається як окремий фітогеографічний район Чорного моря, яка вміщує на своїх мілководдях понад 3 млн. т рослинної маси, що складає з урахуванням катастрофічної загибелі в останні роки фітофтори 50% всіх запасів макрофітів в Чорному морі. Великі запаси макрофітів створюють сприятливі умови для розвитку іхтіофауни [300].

У той же час спорудження Краснознаменської зрошувальної системи та створення 16 рисівницьких господарств у безпосередній близкості до Скадовської медичної зони та Джарилгацької затоки створило передумови для їх інтенсивного антропогенного забруднення.

Структура джерел забруднення моря в межах Скадовської медичної зони (СМЗ) за станом на початок 90-х років подана в табл.6.1.

Таблиця 6.1

Основні джерела забруднення моря у межах СМЗ

Води

Об`єм скидів, тис. м3 на рік

Дренажні

8463,3

Скидні

15675,8

Дренажно-скидні

37617,4

Господарсько - побутові (м. Скадовськ)

2745,0

Всього:

61756,5

Результати проведених нами раніше досліджень [250, 251, 301, 302] свідчать про значне забруднення моря зворотними водами рисівницьких систем, що містять окрім розчинених мінеральних солей, ще й значні кількості пестицидів, важких металів, біогенних, органічних та завислих речовин.

Це створює загрозу деградації морських екосистем, знижує бальнеологічний ефект Скадовського рекреаційного району.

6.5. Трансформація морської гідрохімічної системи в систему перехідного типу

Не менш важливим аспектом антропогенного впливу зворотного стоку Краснознаменської зрошувальної системи є, окрім забруднення моря специфічними хімічними речовинами, розсолонення прибережних акваторій мілководних заток. Найгостріше ця проблема проявляється в Джарилгацькій затоці, куди направляється переважна кількість скидних вод.

Для поливного зрошення використовується маломінералізована вода Каховського водосховища, що подається Краснознаменським магістральним каналом у зону рисосіяння на півдні Херсонської області.

Це гідрокарбонатно-кальцієва вода з невисокою мінералізацією (до 0,4 г/л) та жорсткістю. Вміст біогенних речовин, важких металів, специфічних забруднювачів у цій воді не перевищує допустимі норми.

Вода такого хімічного складу подається по магістральному каналу до споживачів. Починаючи з третьої декади квітня, нею заповнюються чеки рисових сівозмін. До початку фази визрівання забір води поступово збільшується, а далі споживання води знижується.

Упродовж вегетаційного періоду у зв`язку із технологічними умовами вирощування рису потрібно постійно підтримувати необхідний рівень води в рисовому чеку. Сама система регулювання передбачає відведення надлишку зрошувальних вод у вигляді скидних вод із рисових чеків та дренажних вод, що постійно фільтруються в зону аерації і з`єднуються з ґрунтовими водами. При цьому відбувається суттєва трансформація початкового хімічного складу вод.

Спочатку поливні води набувають внаслідок тривалого контакту з ґрунтовим покривом затопленого рисового чеку хлоридного натрієво-магнієвого складу. Зменшення частки Са2+, НСО3 та SO42- відбувається внаслідок вилуговування із ґрунтового покриву легко розчинних солей Na+, Cl-, SO42- та осадження гіпсу за реакціями

Ca (HCO3)2 + Na2SO4 + 2H2O = CaSO.2H2O¯ + 2NaHCO3 (6.1)

осадження

та

Na2SO4 + CaCl2 + 2H2O = 2NaCl + CaSO42H2O ¯ (6.2)

осадження

Домінуючими іонами стають при цьому Na+ і Cl-. Зростає мінералізація до 2,2 г/дм3.

В першу чергу із ґрунтів вимиваються хлориди кальцію. Цей процес особливо активно протікає перші 2-3 роки. Наступні 6-8 років помітної інтенсивності досягає вимив хлоридів натрію і, нарешті, настає черга вимиву хлоридів магнію, сульфатів натрію і магнію, бікарбонатів кальцію.

Розсолення верхнього шару ґрунту призвело до значного скорочення виносу обмінних солей скидними водами рисових чеків. Якщо в перший рік експлуатації зрошувальної системи (1966р.) мінералізація скидних вод в обмежувальному скиді ОС-2 становила 17,8 г/дм3, то в 1990 році вона зменшилась до 1,5 г/дм3. При цьому зустрічаються ділянки з мінімальною кількістю солей у скидних водах - 0,6-0,8 г/дм3.

Внаслідок змін водно-сольового балансу зрошуваної території і надходження значних об`ємів зворотних іригаційних вод зі зниженим вмістом солей почалося розсолонення прибережної акваторії Джарилгацької затоки.

Для дослідження зміни солоності води Джарилгацької затоки використано дані натурних досліджень, проведених Укрводпроектом спільно з Київським національним університетом ім. Тараса Шевченка (лабораторія гідроекології та гідрохімії) та Херсонською обласною СЕС [302]. Мережа гідрохімічного моніторингу була розгорнута в межах акваторії Джарилгацької затоки та на суміжних акваторіях і включала 18 пунктів контролю скидів зворотних вод і 60 морських станцій.

Режимні спостереження за солоністю води Джарилгацької затоки впродовж вегетаційного періоду дали, на нашу думку, цікаві результати. В межах акваторії Джарилгацької затоки виявлено два типи сезонної динаміки солоності.

Перший тип характерний для прибережної частини акваторії Джарилгацької затоки в точках спостережень №7-№12. Це акваторія затоки західніше м. Скадовська. Характеризується глибинами 2,0-2,5 м у місцях відбору проб. Наявний водообмін з більш глибокою (до 8 м) частиною затоки, завдяки чому коливання солоності на протязі вегетаційного періоду не перевищують 3,0-4,0%о. Тобто, якщо на початку поливного сезону солоність становить біля 20%о, то під впливом скидних вод вона знижується до 16%о.

Другий тип зміни солоності характерний для мілководних акваторій Каркінітської та Каланчацької заток, з глибинами 0,5-1,0 м. Тут водообмін з відкритим морем обмежений, тому під впливом значних об`ємів скидних вод солоність змінюється тут від 12-13%о на початку поливного сезону до 1-2%о під час скиду зворотних вод з рисових чеків.

Прісні води займають в цей час майже всю акваторію Каркінітської та Каланчацької заток і розтікаються тонким шаром по поверхні більш мінералізованих морських вод вглиб акваторії Джарилгацької затоки.

Вибіркові осереднені за період спостереження дані досліджень, подані у табл.6.2 характеризують просторову динаміку солоності води у затоці.

Таблиця 6.2

Середній вміст головних іонів (мг/дм3) та солоність (%о) води

Джарилгацької затоки під час роботи

Краснознаменської зрошувальної системи (квітень-жовтень)

№ точки

(на карті)

НСО3-

SO42-

Cl -

Cu2-

Mg2+

Na+ +K+

Cолоність

1/1

390

480

2479

156

289

1366

5,2

5/2

322

502

3017

250

131

1326

5,5

4/4

300

163

821

170

140

614

2,2

6/4

210

144

365

120

111

404

1,4

19

51

400

8953

269

696

6259

17,1

Як видно з поданої таблиці, солоність води затоки під впливом скидних вод Краснознаменської системи значно коливається. Вона змінюється від 1,4%о в прибережній частині у зоні впливу скидного каналу ОС-2 біля с. Приморське до 17,1%о у “чистій” точці (№19) біля острова Джарилгач. Точка №19 була спеціально включена в мережу гідрохімічного моніторингу як фонова, або контрольна, оскільки вона віддалена від берегової лінії (розміщена поза зоною впливу скидних вод). Хімічний склад води у цій точці з певними допусками відповідає природному хімічному складу води затоки.

Значно змінюється і іонний склад води. В прибережній зоні поряд з іонами Cl - та Na+ у воді в значних кількостях міститься також Ca2+ та НСО3-. Вглиб моря співвідношення між солями змінюється: домінуючу роль стійко тримають Na+ та Cl-, а характерні для континентальних вод іони втрачають своє значення (табл.6.3).

Формула сольового складу води в точці №19 (о. Джарилгач) має слідуючий вигляд

Cl 93 SO4717,1 (6.3)

Na + K 79 Mg17

За класифікацією іна, це - хлоридно-натрієві води III типу ( ). Такий тип води є домінуючим у районі досліджень. Лише в прибережній зоні, у місцях скидів та розтікання маломінералізованих дренажно-скидових вод, склад води змінюється. Так, наприклад, в точці №6/4 переважають хлоридно-магнієві води III типу ( ) з сольовою формулою

Cl 57 HCO3 28 SO4 151,4 (6.4)

Mg 50 Ca 30 Na+K 20

Формула 6.4 вказує на збільшення частки континентальних іонів Ca2+, НСО3- в іонному складі води при збереженні домінуючої ролі Cl-. На зміну Na+ приходить Mg2+.

Ці дані свідчать про проходження процесів розсолонення прибережних акваторій заток-приймачів скидних вод. Ступінь розсолонення залежить від мінералізації скидних вод, а також від умов водообміну, про що було сказано вище.

Щоб отримати достовірну оцінку ступеня розсолонення морських вод, було виконано розрахунок коефіцієнтів розсолонення ( К розс.) за формулою

(6.5)

де - солоність води умовно фонова (точка №19);

- солоність води в прибережних пунктах спостережень.