Теорія і методи аналізу регіональних гідрохімічних систем (стр. 41 )

Розрахунки виконані з використанням середніх за вегетаційний період значень солоності. Отримані коефіцієнти розсолонення показують у скільки разів порівняно з умовним фоном вода затоки опріснилася.

Дані, що характеризують розсолонення морських вод водами Краснознаменської зрошувальної системи наведені в табл 6.3.

У ній, окрім величин, наведені також значення солоності (%о) та лужно-хлоридного коефіцієнта. Останній розраховано як співвідношення концентрацій (мг-екв/дм3) та Cl - (%o). Даний коефіцієнт широко застосовується в морській гідрохімії [303] і показує ступінь співвідношення морських і континентальних вод у зоні змішування. Він може служити індикатором трансформації гідрохімічної системи перехідного типу і розсолення моря.

Найменш розсолонені прибережні ділянки акваторії моря, що прилягають до точок відбору проб 1/4, 7/2-10/4, 11, 12. Солоність води тут зменшилась в 1,1-1,5 разів. Хімічний склад води у цих точках близький до фонового. Водні маси з таким складом та солоністю формуються вздовж північно-західної частини узбережжя Джарилгацької затоки (Скадовськ-Красне-Новоолексіївка).

Таблиця 6.3

Розсолення прибережної акваторії Джарилгацької затоки

№ точки спостережень

(по карті)

.

Солоність, %о

/ Cl

1/1

2,5

8,9

2,58

1-2

2,1

10,6

1,56

1-3

1,9

11,6

1,60

1-4

1,3

17,3

0,98

4-1

9,7

2,3

14,3

4-2

8,4

2,7

6,05

4-3

8,6

2,6

6,29

4-4

9,6

2,4

6,00

5-1

3,7

6,1

2,09

5-2

5,3

4,2

1,75

5-3

3,8

6,2

2,12

5-4

3,9

5,7

2,12

6-1

16,8

1,3

12,9

6-2

10,3

2,2

9,44

6-3

17,7

1,3

12,2

6-4

18,4

1,2

13,0

7-1

12,3

1,8

0,60

7-2

1,07

20,9

0,51

7-3

0,82

27,2

0,50

7-4

1,09

20,6

4,90

8-1

1,57

14,3

0,64

8-2

1,44

15,6

0,58

8-3

1,23

18,3

0,50

8-4

1,43

15,7

0,51

9-1

1,35

16,7

0,62

9-2

1,08

20,8

0,61

9-3

1,19

18,9

0,59

9-4

1,1

20,0

0,50

10-1

1,5

15,3

0,78

10-2

1,2

18,5

0,72

10-3

1,3

17,3

0,79

11-1

1,6

14,8

0,71

11-2

1,5

15,1

0,55

11-3

2,3

9,6

0,57

11-4

1,4

16,0

0,61

12-1

1,4

15,8

0,57

12-2

1,3

17,7

0,76

12-3

1,6

14,6

0,66

12-4

1,6

14,4

0,86

Виняток становлять лише дві локальні ділянки з великим розсолоненням: біля м. Скадовська у місці скиду каналу ОС-6 (т.7/1), де розсолення досягає 12-кратної величини та біля с. Лиманське (т.11/3), де відбулося розсолонення води більше ніж в 2 рази.

Друга градація ступеня розсолонення (в 1,6 - 2,0 рази) характерна лише для перехідної зони від більш розсолонених до менш розсолонених вод, розташованої біля с. Хорли проти скидного каналу С-1 (точка 1/3).

В 2,1-5,0 разів розсолонені води в т.11/3 (СКР-2 біля с. Лиманське), в т.5/1, 5/3, 5/4 (СКР-5 біля с. Тарасівка) та в т.1/1, 1/2 в місці скиду С-1. В цих точках йде змішування маломінералізованих скидних вод з морськими. Солоність зменшується більш ніж вдвічі, дещо змінюється склад води, в сторону збільшення частки іонів, Мg2+ , Са2+.

Найбільш розсолоненими в межах Джарилгацької затоки є водні маси, що формуються в Каржинській та Каланчацькій затоці. Значна мілководність цих ділянок, відсутність умов для активного водообміну з відкритим морем сприяє зменшенню їх початкової солоності в 5-10 разів (Каланчацька затока) та в 10-20 разів (Каржинський лиман). Джерелом маломінералізованих вод є скиди каналів ОС-2 (с. Приморське), ОС-3 та С-2 (м. Каланчак). Лужно-хлоридний коефіцієнт свідчить про значний вплив маломінералізованих вод континентального походження. Його значення досягають 13,0 в т.6/4 та 14,3 в т.4/1. Відбувається зміна хлоридно-натрієвих вод III типу на хлоридно-магнієві.

Таким чином, у місцях скиду дренажних вод повсюдно, але в різній мірі, відбувається розсолонення морських водних мас у прибережній зоні моря. Найбільші зміни солоності та хімічного складу води спостерігаються в Каржинській затоці та в Каланчацькому лимані, а також у проміжній зоні акваторії Джарилгацької затоки. Зміна солоності позначилася також на зміні іхтіофауни цих лиманів. В опріснених частинах затоки почали акліматизуватись прісноводні види риб - сазан, карась та інші, витісняючи традиційні види (камбала, оселедець, ставрида, осетрові) із місць їх розмноження та нагулу.

Це свідчить про те, що дане питання зберігає свою актуальність і для попередження непоправних екологічних наслідків для екосистеми Джарилгацької затоки потребує подальшого комплексного дослідження.

6.6. Вплив дренажно - скидних вод на формування перехідної гідрохімічної системи у

прибережній частині акваторії моря

Простежити протікання складних фізико-хімічних і біологічних внутрішньоводоймних процесів, в результаті взаємодії яких і складається те чи інше співвідношення між компонентами хімічного складу вод природного і антропогенного походження, ідентифікувати їх і використовувати потім ці дані з метою прогнозу якості води або моделювання подальшого розвитку екологічної ситуації в цілому регіоні в ідеальному випадку можна тільки в лабораторних умовах або шляхом натурного експерименту. Але і перший і другий шляхи дуже трудомісткі, вимагають значних матеріальних затрат і часу.

Тому для дослідження гідрохімічної системи Джарилгацької затоки нами було використано, як альтернативу, методику системного аналізу, викладену в розділі 3.

Стосовно Джарилгацької затоки, спеціальні натурні дослідження “під системний аналіз” не проводились. Тому єдиною можливістю використати отримані у 1989 р. “Укргіпроводгоспом” та Херсонською ОблСЕС дані по досліджуваному об`єкту було перетворення часових режимних рядів спостережень за вмістом хімічних речовин у воді, донних відкладах та скидових водах у просторові варіаційні ряди. Спроба об`єднати в єдиній вихідній інформаційній матриці просторових інформаційних рядів всі дані, що є по воді, опадах, скидах не призвела до успіху через неспівпадання отриманого масиву вимогам методичного апарату системного аналізу.

Труднощі при підготовці даних та їх обробці являли собою відсутність по всіх об`єктах і пунктах відбору достатньо тривалих та репрезентативних часових рядів спостережень. Кількість спостережень за вмістом речовин у різних природних компонентах водного середовища (вода, донні відклади, скиди) сильно відрізнялась, були пропуски у масиві даних як за окремими показниками, так і по точках відбору і по датах відбору. Крім того, часто у вихідних матрицях даних, що формуються, типу “об`єкт - ознака”, ознак (показників якості води) виявлялось значно більше, ніж об`єктів, на яких ці ознаки варіюють. Це суперечило вимогам методики, тому й було прийнято рішення про системний аналіз інформаційних матриць просторових варіаційних рядів окремо по морських водах, донних відкладах та дренажно-скидових водах.

6.6.1. Системний аналіз морських вод як

головного компонента ГХС

Для вивчення внутрішньоводоймних процесів та основних факторів формування якості води Джарилгацької, Тендрівської заток та прибережної частини Чорного моря у зоні впливу дренажно-скидних вод у вегетаційний період була сформована матриця просторово-варіаційних рядів, що складалася із середніх за сезон концентрацій 29 показників, які варіюють на 49 об`єктах. Матриця такого розміру, враховуючи і набір показників, які входять в неї (колірність, прозорість, завислі речовини, рН, О2, БПК5, окислюваність, лужність, жерсткість, сухий залишок, Fе, СІ-, , СПАР, , Na+, Mn, Cu, Zn, Pb, Co, базагран, пропанід, 3,4-ДХА, сатурн, ялан), є достатньо представницькою та придатною до обробки та отримання надійних результатів.

В результаті обробки цього масиву на персональному комп’ютері за стандартною програмою факторного аналізу отримана наступна матриця факторів (табл.6.4.). Вона показує, що для водного середовища Джарилгацької затоки та суміжних з нею морських акваторій характерна наявність 10 суттєвих факторів, або груп процесів, які в тій чи іншій мірі беруть участь у формуванні якості води. Частка внеску кожного фактора у формування гідрохімічної системи виміряна та коливається від 3,6 до 21%, а в сумі всі фактори характеризують 80,1% загальної дисперсії варіюючих ознак. Це означає, що у формуванні перехідної гідрохімічної системи Джарилгацької затоки приймають участь ще й якісь несуттєві другорядні ознаки, які вносять біля 20% змін показників якості води, що розглядаються.

Таблиця 6. 4

Підсумкова матриця факторів по масиву “морські води”

(Джарилгацька затока та суміжні морські акваторії)

Ознаки та факторні

навантаження на них

Фактори та їх вклад, %

І

21,8

П

13,1

Ш

7,5

ІV

7,2

V

5,8

VІ

5,4

VП

4,6

VШ

4,1

ІХ

4,0

Х

3,6

Колірність

-0,54

Прозорість

0,64

Завислі речовинии

0,55

рН

0,48

О2

-0,86

БПК

0,85

Окисл.

0,54

Лужність

0,80

Жерсткість

0,80

Сухий залишок

0,95

Fe

0,97

СІ -

0,78

SO2-4

0,69

NH+4

0,80

NO-2

0,75

NO-3

-0,81

СПАР

0,81

НСО-3

0,70

Na+

0,69

Mn

-0,72

Cu

0,61

Zn

0,81

P

0,86

Co

0,48

Базагран

0,54

Пропанід

0,82

ДХА

0,74

Сатурн

0,57

Ялан

-0,80

Кожний з виявлених факторів є гіпотетичним та складається з набору показників якоїсь частини ознак, що входять до вихідної матриці даних і пов`язані між собою участю в одному й тому ж фізико-хімічному або біологічному процесі, або приналежні до одного й того ж фактора.

Для розгляду, інтерпретації та наступного аналізу виявлених факторів складена схема, яка розкриває внутрішню структуру та взаємозв`язок між факторами формування перехідної гідрохімічної системи (рис.6.1).

Перший суттєвий фактор вносить найбільший вклад у формування якості води - 21,8%. Процеси, що характеризують дію цього фактору, описуються наступним набором показників хімічного складу води: Na+, Cl-, , Mn, СПАР та завислі речовини. Даний фактор може бути інтерпретований як процес коагуляції, осаду та біогенного захвату хімічних речовин, що надійшли з дренажно-скидними водами.

При змішуванні скидних, більш прісних, раніше гідрокарбонатно-кальцієвих, а потім трансформованих хлоридно-натрієвих вод з підвищеним вмістом та Са2+, з пониженою, в порівнянні з морем, мінералізацією значно змінюється поведінка більшості хімічних елементів. На деяких з них морська вода здійснює розчинну дію, інші, навпаки, різко втрачають рухливість і випадають в осад.