Характеристика стану досліджень та вмісту біогенних речовин у воді річок України

Реферат на тему:

Характеристика стану досліджень та вмісту біогенних речовин у

воді річок України

Інтенсифікація господарської діяльності, одна із обов’язкових умов подальшого розвитку людського суспільства, супроводжується безумовним посиленням антропогенного впливу на довкілля. Однією із найбільш вразливих його ланок є води місцевого стоку — малі річки та водотоки. Вони започатковують гідрографічну сітку будь-якої території, на них лягає і найбільший тягар антропогенного пресингу, оскільки за своїми гідрологічними параметрами (малий об'єм стоку, низькі рівні води) вони часто не справляються з поступаючими до них забруднюючими речовинами. Тому надходження в річки забруднених вод з сільськогосподарських угідь з промисловими та комунально-побутовими водами може призвести до різкого зниження самоочисної здатності річки, зробити воду непридатною для використання.

Найбільшу увагу викликає вивчення надходження та розподілу у водах місцевого стоку біогенних речовин, особливо сполук азоту і фосфору. Адже вони є хімічними каталізаторами процесу антропогенного евтрофування поверхневих вод, який у наш час вже досяг глобального, планетарного масштабу. Він характеризується різким збільшенням біомаси водоростей, вищої водної рослинності, фітопланктону за рахунок надходження поживних біогенних речовин антропогенного генезису. В результаті біохімічного розкладу цієї біомаси у воді річок та водосховищ може виникати, починаючи з другої половини літа, дефіцит кисню, що супроводжується заморними явищами і являє собою значну загрозу для життєдіяльності багатьох гідробіонтів. Крім того, в результаті розкладу рослинних організмів у воду надходять токсичні речовини, небезпечні як для тварин, так і для людини.

Значна концентрація біогенних речовин у воді може бути досить небезпечною для людини. Так, підвищення вмісту нітратів у питній воді може призвести до захворювання на метгемоглобинанемію, виникає пригнічення травних шлункових ферментів і розвиваються диспептичні явища. Нітрати також є попередниками нітрозоамінів, канцерогенних речовин, що викликають онкологічні захворювання, а при певних умовах можуть виступати і як мутагени, що призводять до генетичних захворювань.

У зв’язку із вищезазначеним необхідно досліджувати питання надходження та розподілу біогенних речовин у водах місцевого стоку. Найбільш зручним для досліджень об'єктом є малі річки, як такі, що розташовані в різних природно-географічних зонах, характеризуються різним рівнем антропогенного впливу і досить добре забезпечені даними гідрохімічних досліджень.

Вивченню вмісту та стоку біогенних речовин річок України присвячено роботи О. М. Алмазова [1], О.І. Денисової [2], О.П. Нахшиної [3]. Дані про стік біогенних речовин р. Горині присутні у роботі Д. Коненко, І.Г. Гарасевич, І.Г. Енакі [4]. Характеристика біогенних елементів для Нижнього Дніпра подана в роботі Л.О. Журавльової [5], а особливості формування вмісту біогенних речовин та характеристик їх стоку у річках басейну Дніпра — у роботі С.І. Сніжка [6].

Все ж, в цілому, для території України це питання ще потребує додаткового вивчення.

Більшість дослідників включають до переліку основних джерел надходження біогенних речовин (сполук азоту і фосфору) у річкові води комунальне господарство, промисловість, сільське господарство, тваринництво, землеробство, атмосферні опади. Значну роль відіграють також внутрішні процеси у водному об'єкті.

Потужним джерелом біогенних речовин є стічні води міського комунального господарства. За різними оцінками [7, 8, 9, 10] вони вносять у водні об'єкти від 28 до 91% фосфору та від 18 до 96% азоту від загальної кількості надходження цих речовин. Причина — високий вміст азоту і фосфору в цій категорії стічних вод. За добу від одного жителя надходить 10 -12 г фосфору, причому до 60% цієї кількості формується за рахунок детергентів [7], в склад яких входить 20−35% поліфосфатів [11], або 0,5 — 8,7% фосфору [10].

Незадовільний стан очищення комунально-побутових стічних вод [7, 12, 13] відбивається на якості річкових вод, що приймають ці стоки [8].

Важливу роль у надходженні біогенних елементів відіграють скиди промислових стічних вод. Найбільший внесок дають виробництва мінеральних добрив, детергентів, деревообробні комбінати, деякі галузі хімічної та харчової промисловості [8]. Розраховано, що за рахунок виробництва, транспортування та зберігання добрив надійшло у гідросферу 10%, а за рахунок виробництва детергентів, деревообробної та інших галузей промисловості - 25% фосфору [8].

Велика кількість робіт присвячена вивченню надходження азоту і фосфору із сільськогосподарських угідь. Встановлено, що виніс біогенних елементів пов’язаний із кількістю використаних на водозборі добрив [14].

Дослідження, проведені Гідрохімічним інститутом [14, 15], дозволили оцінити розміри виносу азоту і фосфору зі зрошуваних угідь, розміщених в різних природних зонах.

На території лісостепової зони Росії проведені дослідження Інститутом географії РАН по вивченню виносу біогенних речовин [16], а в зоні змішаних лісів — Інститутом озерознавства РАН [8]. Виявлена залежність величин виносу від агрофону та рівня господарської освоєності водозборів.

Впливу сільськогосподарської діяльності на стік біогенних речовин присвячені роботи І.С. Коплан — Дікса [8], Т. Кохонена [17], S. Borowjec [18], F. Caporali [19], A. Hill [20], W. S" ussmann [21].

В Україні дослідженням цього питання займались І.Г. Захарченко із співавторами [22], К. П. Юрко [23], О.Г. Тараріко і Л.П. Коломієць [24], Сніжко С.І. [25] та інші.

Вважається, що важливим джерелом надходження біогенних речовин є тваринництво. Воно дає близько 2/3 всієї кількості фосфору, що надходить у поверхневі води [8].

Значна кількість біогенних речовин надходить на водозбори річок з опадами. Ця величина оцінюється для фосфору 4 — 10% [26, 27], а для азоту 25% [28] - 43% [8]. Дані, що характеризують надходження цих речовин на територію України, можна знайти в роботах [22, 29, 30, 31].

У сучасний період інтерес до вивчення біогенних речовин в атмосферних опадах виріс, що пов’язано з вирішенням ряду важливих теоретичних і прикладних задач раціонального природокористування.

Для характеристики вмісту біогенних речовин використані матеріали багаторічних спостережень Держкомгідромету України /І950-І998рр./ та, частково, матеріали проблемної науково-дослідної лабораторії гідроекології та гідрохімії Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

У таблиці 1 подано узагальнені дані про вміст біогенних речовин у воді річок основних річкових басейнів України. Наведені дані про вміст амонійного (NH4+), нітритного (NO2-), нітратного азоту (NO3), мінерального (Р мін.) та загального фосфору (Р заг.), а також кремнію (Si). Ці дані дають загальне уявлення про найбільш вірогідні усереднені концентрації зазначених речовин у річкових водах.

Всі ці три характеристики по відношенню до вихідних рядів спостережень є величинами зглаженими і не характеризують в повній мірі амплітуду коливань аналітично виміряних концентрацій речовин у відібраних пробах води. Але, якщо звернути увагу, у воді більшості річкових басейнів не тільки максимальні із середньорічних, а й середні для басейнів значення концентрацій азоту в сполуках NH4+ та NO2- перевищують гранично-допустимі концентрації (ГДК).

Для мінерального фосфору ГДК нормативними документами не встановлена, але вважається, що концентрація 0,05 мг/л є граничною для попередження порушень екологічної рівноваги та антропогенного евтрофування водойм. Порівнюючи з цією величиною узагальнені дані про вміст Р мін. (табл.1), можна пересвідчитися у стабілізації забруднення вод більшості річкових басейнів фосфором. Це свідчення наявності реальної загрози антропогенного евтрофування річок України, особливо маловодних, зарегульованих ставками та водосховищами з малим водообміном.

Для більш повної характеристики вмісту біогенних речовин в табл.2 наведені дані про їх середні річні, найменші та найбільші значення концентрацій у воді найбільших річок України в один із останніх років спостережень (1998р.). Ці дані характеризують сучасний період спостережень і тому більш виразніше підкреслюють напруженість екологічної ситуації в річкових басейнах України. Спостерігається тотальне перевищення граничнодо-пустимих концентрацій майже усіма сполуками азоту і фосфору. Відмічаються високі рівні забруднень нітратами (р.Сіверський Донець — м. Лисичанськ), що раніше було характерно тільки для ґрунтових вод деяких сільськогосподарських регіонів, Дані табл.2 є вибірковими і подані з єдиною метою — охарактеризувати найбільші річки України. Вони не можуть претендувати на вичерпну характеристику стану забруднення річок біогенними речовинами.

Деяке уявлення про це може дати табл.3, де узагальнені дані про найбільш забруднені біогенними речовинами річки України в 1998р.

Таблиця 1. Узагальнені дані про вміст біогенних речовин у воді річок України, мг/л.

Таблиця 2. Середні річні, мінімальні і максимальні концентрації біогенних речовин у воді найбільших річок України в 1998р., мг/л.

Таблиця 3. Найбільш забруднені біогенними речовинами річки України в 1998 році.

Таким чином, подані в таблицях дані характеризують середні концентрації біогенних речовин у воді річок України за багаторічний період спостережень, а також сучасний стан забруднення річок біогенними сполуками.

Список літератури.

1. 1.Алмазов О. М. Стік розчинний: солей та біогенних речовин, які виносяться річками УРСР в Чорне море. — Наук. Зап. Одеської біологічної станції, І961, вип. 3, с.99−107. 2. Денисова А. И. Многолетние изменения в стоке биогенных и органических веществ при зарегулировании Днепра.- Гидробиол. журнал, 1978, т.14, № 2, с.80−86. 3. Нахишна Е. П. Ионный и биогенный сток рек басейна Верхнего Днепра.- Гидрохим. материалы, І98І, т.78, с.57−64. 4. Коненко А. Д., Гарасевич И. Г., Енаки И. Г. Азот, фосфор и калий в воде рек правобережного Украинского Полесья, — Гидробиол. журнал, 1974, т.10, № 5, с.І4−20. 5. Журавлёва Л. А. Гидрохимия устьевой области Днепра и Южного Буга в условиях зарегулированного стока. — К. Наук. думка, 1988. -175с. 6. Снежко С. И. Особенности формирования речного стока биогенных веществ /на примере бассейна р. Днепр в пределах УССР/. Автореф. дисс. канд. географ. наук, Ростов-на-Дону, 1989, — 24 с. 7. Авакян А. Б., Каминский В. С., Фалоковская-Чернышёва Л. Н. Источники поступления биогенных веществ в крупные водоемы /на примере Иваньковского водохранилища/. — ВКН.: Антропогенное эвтрофирование природных вод. Черноголовка, 1977, ч.2, с. 259−264. 8. Конан-Дикс И.С., Назаров Г. В., Кузнецов В. К., Роль минеральных удобрений в евтрофировании вод суши, — Л.- Наука, 1985. — 181 с. 9. Расплетина Г. Ф., Гусаков Б. Л. Применение прямого и косвенного методов для расчета биогенной нагрузки и концентрации веществ в воде Ладожского озера. — В кн.: Антропогенное эвтрофирование Ладожского озераСб. научн. тр. Л., 1982, с.222−242. 10. Sweney R.A. Inpakt of detergent phosphate reductions on water quality. — Proc. 16-th Conf. Great Lakes Res., Huron, Ohio- 1973, p. 967 — 976. 11. Doboli E. A szinteticus masoszerek foszfortartaimanai vizmin" osegi hatasa. — Ip. k" ornzeyetvedel. es virgaydalk, 1982, n.2, p. 17 — 30. 12. Гюнтер Л. И., Вейцер Ю. И., Гребеневич Е. В. и др. Удаление соединений азота из сточннх вод. — В кн.: Антропогенное эвтрофирование природных вод. Черноголовка, 1977, ч.2, с.274−277. 13. Топачевский А. В., Цееб Я. Я., Сиренко Л. А., Макаров А. И «Цветение» воды как результат процессов регуляции в гидробионтах. — В кн., Биологическое самоочищение и формирование качества воды. М, 1975, с.4І-49. 14. Тарасов М. Н., Демченко А. С., Смирнов М. П и др. Оценка выноса биогенных веществ с удобряемых сельхозугодий. — В кн.: Антропогенное эвтрофирование природных водЧерноголовка, 1983, с.244−245. 15. Мельникова В. А. Изучение выноса биогенных веществ с неорошаемых водосборов. — В кн.: Современные системы и перспективы развития системы наблюдения, контроля и оценки качества поверхностных вод. Л.- Гидрометеоиздат, 1978, с.61−63. 16. Чернышев Е. П., Барымова Н. А., Роль антропогенных факторов в формировании стока биогенных веществ. — Изд. Ан. СССР, серия географическая, 1982, № 5, с.52−6І. 17. Кохонен Т. Влияние осушения земель на качество воды водоемов. -В кн.: Влияние мелиораций на водоемы и водный ландшафт. Елгава, І974, с.80−84. 18. Borowjec S., Duda L., Fviedrich M., Skvzynski T. Iloscirzeki polnocnej gresi wojewoclstwa srerecinskiego. — SzTN. Wydr. Nayk. Prezyr. — rol., 1981, n. 2, s.43−52. 19. Caporali F., Nannipieri P., Pedrazzi F. Nitrogen contens of streams draining an agricultral and forested watershed in Central Italy. — I. Envirion. Qual., 1981, n.1, p. 72−76. 20. Hill A.R. Phosphorus and major cation mass balanses for two rivers during low summer flows. — Freshwater Biol., 1998, n.3, p. 293−304. 21. S" ussmann W. Comparison of water quality in drainage basins un under agricultural and forest land use. — IAHS Publ., 1983, n.141, p. 431−441. 22. Захарченко І.Г., Пироженко Г. С., Шиліна Л.І. Баланс азоту, фосфору і калію в землеробстві Української РСР. — Землеробство, 1980, вип. 51, с.11−19. 23. Юрко К. П. Вміст азоту в підгрунтових і поверхневих водах та його джерела. -Агрохімія та грунтознавство, 1983, вип. 51, с.10−16. 24. Тарарико А. Г., Коломиец Л. П. Миграция биогенных элементов в агроландшафтах малых рек. — В кн.: Проблемы экологической оптимизации землеиспользования и водохозяйственного строительства в бассейне р. Днепр. СОПС АН Украины, 1992, с. 54 -57. 25. Сніжко С.І. Оцінка виносу азоту і фосфору поверхнево схиловим стоком. — В зб.: Гідротехніка і меліорація України. Київ, 1995, Вип. 4, с.34−41. 26. Шилькрот Г. С. Изменение химизма природных вод культурных ландшафтов. — Изд. АН СССР, серия географическая, 1973, № 3, с.42−50. 27. Horvath L., Meszaros A., Meszaros E., Varhelyi G. On the atmospheric deposition of nitrogen and phosphorus into lake Balaton. -Idojaros, 1981, n.4, p.194−200. 28. Бобрицкая М. А. Вымывание питательных элементов из пахотных почв нечернозёмной зоны РСФСР. — Агрохимия, 1975, № 11, с.142−153. 29. Гетманец А. Я., Дудченко Л. Н., Чумак В. С. Поступление азота в почву с атмосферными осадками в степи УССР. — Бюлл. В НИИ кукурузы, 1973, вып.1 (30), с.35−38. 30 Ромась М.І. Дослідження хімічного складу різних типів атмосферних опадів. — Вісн. Київ. ун-ту. Географія, 1981, вип.23, с.37−62. 31. Сніжко С.І. Надходження біогенних елементів з атмосферними опадами та їх розподіл в басейні Дніпра. — Вісн. Київ. ун-ту. Географія, 1993, вип.40, с.101−107.