Київський національний університет імені Тараса Шевченка С.І. Сніжкo теорія І методи аналізу регіональних гідрохімічних систем монографія Київ Ніка-Центр 2005
| Вид материала | Документы |
СодержаниеНа окремому файлі Альбомному листку) |
- Київський національний університет імені тараса шевченка герасимова світлана василівна, 682.99kb.
- Араса шевченка 175 річчю Київського університету І 75 річчю географічного факультету, 2611.19kb.
- Київський Національний університет імені Тараса Шевченка Кохановська Олена Велеонінівна, 751.92kb.
- Полтавський національний педагогічний університет імені В. Г. Короленка Історичний, 675.02kb.
- Текст роботи: київський національний університет імені тараса шевченка жуковська галина, 546.29kb.
- Київський національний університет імені тараса шевченка, 355.25kb.
- Исследование окислительно-антиокислительных процессов в крови антарктических рыб, 153kb.
- Київський національний університет імені тараса шевченка науково-дослідна робота, 4074.91kb.
- Програма конференції передбачає: пленарні доповіді провідних науковців та представників, 93.09kb.
- Київський національний університет імені тараса шевченка на правах рукопису мазур тамара, 1244.31kb.
Таблиця 4.4
Забір води в Житомирській області, млн. м3 [276]
Забрано з усіх джерел
У тому числі
З поверхневих джерел
З підземних джерел
1986
1990
1996
1986
1990
1996
1986
1990
1996
м. Житомир
54,4
55,8
46,0
53,2
55,0
45,7
1,2
0,8
0,3
м. Бердичів
16,6
15,9
10,0
8,7
8,4
3,3
7,9
7,5
6,7
м. Коростень
9,8
9,8
8,3
8,7
8,8
7,7
1,1
1,0
0,6
м. Новоград-Волинський
7,5
7,3
5,2
7,07
7,0
4,9
0,43
0,30
0,30
По всіх районах
251,4
211,8
108,7
158,83
116,8
28,7
92,57
95,0
80,0
Всього по області
339,7
300,6
178,2
236,5
196,0
90,3
103,2
104,6
87,9
Слід зазначити, що зменшення забору води в Житомирській області спостерігалося і після 1996 р. Так, за даними Державного управління екології та природних ресурсів у Житомирській області, забір води з поверхневих джерел в басейні Дніпра становив у 1997 р., 1998 р. і 1999 р. відповідно 84,53 млн. м3, 75,95 млн. м3 та 75,85 млн. м3.
Основна причина зменшення об’єму забору води, як і зменшення скидання стічних та забруднених речовин – спад виробництва.
Поряд з викидами шкідливих речовин в атмосферу в результаті господарської діяльності людини відбувається скидання стічних вод і разом з ними забруднюючих речовин у річки, озера та інші водні об’єкти.
Стічна вода, за “Водним кодексом України” (1995) – це вода, що утворилась у процесі господарсько-побутової та виробничої діяльності (крім шахтної, кар’єрної та дренажної води), а також відведена із забудованої території, на якій така вода утворилася внаслідок випадання атмосферних опадів [277].
У таблиці 4.5 наведена характеристика стічних вод різного ступеня очищення та забруднення, які скидались у Житомирській області в 1986 р., 1990 р. і 1996 р. Дані, наведені по містах Житомир, Бердичів, Коростень, Новоград-Волинський та по всіх адміністративних районах і в цілому по області, свідчать про те, що в межах області спостерігається тенденція зменшення скидання нормативно очищених і нормативно чистих вод, у той час як у скиданні забруднених і недостатньо очищених вод спостерігається тенденція збільшення. Так, у цілому по області в 1986 р. було скинуто нормативно очищених вод 39,5 млн. м3, а в 1996 р. – уже 29,4 млн.м3. Нормативно чистих вод було скинуто відповідно 65,0 млн.м3 і 20,6 млн.м3. У той же час було скинуто забруднених і недостатньо очищених вод в 1986 р. 31,1 млн.м3, в 1990 р. 62,9 млн.м3 і в 1996 р. менше, ніж в 1990 р., проте більше, ніж в 1986 р., а саме: 38,5 млн.м3.
Таблиця 4.5
Характеристика стічних вод, що скидаються у відкриті водойми Житомирської області, млн. м3 [276]
Населений пункт, район
Відведено стічних вод
У тому числі
Нормативно очищених
Нормативно чистих
(без очистки)
Забруднюючі недостатньо очищених
1986
1990
1996
1986
1990
1996
1986
1990
1996
1986
1990
1996
м. Житомир
45,9
48,1
36,4
17,1
10,1
15,5
3,6
5,5
6,4
22,4
32,5
17,3
м. Бердичів
15,3
13,8
8,7
6,7
0,4
0,5
3,1
2,5
-
5,5
10,9
8,2
м. Коростень
7,1
6,6
6,4
6,6
0
0,3
0,5
0,5
1,6
-
6,2
4,5
м. Новоград-Волинський
4,9
5,2
4,3
0,3
-
0,3
1,6
1,6
0,5
3,0
3,6
3,0
По всіх адмін. районах
82,1
70,8
32,7
8,8
21,6
12,8
56,2
39,4
12,1
0,2
9,7
5,5
Всього по області
155,3
144,5
88,5
39,5
32,1
29,4
65,0
49,5
20,6
31,1
62,9
38,5
Скидання стічних вод – це не просто надходження у водні об’єкти забруднених водних мас, це поява в природних водах значної додаткової кількості органічних, завислих і розчинених речовин [277].
У Житомирській області за період 1995-1999 рр. було скинуто забруднюючих речовин у поверхневі водні об’єкти органічних речовин за БСК 16,44 тис. т, за ХСК 29,72 тис. т. Завислих речовин було скинуто 14,11 тис. т, мінеральних сполук азоту, ортофосфатів і нафтопродуктів скинуто відповідно 5,22 тис. т, 0,83 тис. т і 0,046 тис. т. Мінеральних солей, які формують мінералізацію води, за цей час було скинуто понад 112 тис. т.
У скиданні забруднюючих речовин, як і в скиданні стічних вод спостерігається тенденція зменшення в цілому всіх забруднюючих речовин і окремих їх складових. Так, в 1995 р. було скинуто усього забруднюючих речовин 45,643 тис. т, а в 1999 р. майже наполовину менше – 23,493 тис. т, завислих речовин відповідно 4,23 тис. т і 2,03 тис. т, а мінеральних солей – 27,24 тис. т і 14,44 тис.. тощо (табл. 4.6).
Зменшення в цілому з роками скидання стічних вод з забруднюючих речовин слід пов’язувати з скороченням виробництв, що спостерігається в Україні в останні 8-9 років.
Структура відведення стічних вод основними підприємствами Житомирської області (Додаток В), показана на рис 4.1.
Таблиця 4.6
Скидання забруднюючих речовин у поверхневі водні об’єкти Житомирської області (басейн Дніпра), тис. т
Роки
Всього
В тому числі
БСК
ХСК
Завислі речовини
N (сума мінеральних форм)
Р ортофос-фати)
Мінераліза-ція
Нафто-
продукти
1995
45,643
4,48
8,04
4,23
1,37
0,27
27,24
0,013
1996
36,293
3,85
7,52
2,49
0,93
0,24
21,25
0,013
1997
45,841
3,27
5,69
2,75
1,16
0,14
32,82
0,011
1998
27,126
2,67
4,67
2,61
0,78
0,11
16,28
0,006
1999
23,493
2,17
3,80
2,03
0,98
0,07
14,44
0,003
Всього
178,396
16,44
29,72
14,11
5,22
0,83
112,03
0,046
Забруднення річок Житомирської області, як правило, починається в середніх і нижніх течіях, в межах найбільших міст та головних об’єктів господарської діяльності.
Найбільшу кількість шкідливих речовин отримує Тетерів – головна водна артерія області. На її берегах розташований обласний центр, комунальні господарства та виробництва якого споживають переважну частину води, що забирається з річки, а потім і відводять до неї свої стічні води. Зокрема, забруднюючі речовини надходять зі стічними водами Житомирського УВКГ, Романівського склозаводу, СП “Звірогосподарство” та комбінату “Рекорд”.
у Житомирській області у 1998 р.
Вони збагачені іонами амонію та фосфору, підвищений вміст яких у водоймі призводить до її евтрофікації (рис.4.2).
Рис.4.2. Варіювання медіанних значень концентрацій амонійного азоту та фосфатів впродовж течії р. Тетерів внаслідок скиду стічних вод
Нижче за течією річка забруднюється каналізацією Коростишева та стоками комунального господарства і льонозаводу Радомишля.
Забруднюється найбільша притока Тетерева – Гнилоп’ять. Брудні стоки, що містять жири, азотовмісні сполуки і фосфор надходять до неї з стічними водами Бердичівського шкіроб’єднання та комунального господарства м. Бердичів. В нижній течії іншої великої притоки – Гуйви на околиці смт Озерне брудні стоки потрапляють з військової частини А -0607.
Гуйва та Гнилоп’ять впадають в Тетерів поблизу м. Житомир. Внаслідок впливу стічних вод кількох підприємств одразу річка не в змозі достатньо самоочиститися, а тому тут слід очікувати підвищений рівень забрудненості.
Друга за значенням і розмірами річка Житомирщини Случ теж зазнає суттєвого впливу стічних вод різноманітних виробничих та комунальних підприємств. У верхній течії р. Случ це - Любарське МВУЖКГ, далі – Баранівський льонозавод, Новоград-Волинське комунальне господарство та Городницький фарфоровий завод.
Головними забруднювальними речовинами річки Уж є сполуки амонію і фосфатів, які містяться в значних концентраціях у стічних водах Коростенського ВУВКГ. Ліва притока Ужа – р. Норин забруднена стоками Овруцького МВУЖКГ.
У верхній течії річки Уборть забруднені стічні води скидає Ємільчинське МВУЖКГ .
Стічні води Бердичівського ВУВКГ різноманітні за своїм складом і кількістю забруднюючих речовин. Головними з них є іони амонію та фосфор. На протязі 1989-1993 рр. спостерігається зростання кількості , потім їх величина значно спадає і надалі зменшується. Фосфор загальний зростає з 1989р. і досягає максимального значення у 1991 р. Найбільша кількість фосфатів спостерігається у 1994 р. та 1996 р.
Серед забруднюючих речовин Бердичівського шкіроб’єднання переважають іони амонію, жири, зважені і органічні речовини, хлорид-іони та фосфор. Їх максимальний вміст у стічних водах підприємств спостерігається у 1989, 1991-1992 рр. Надалі спостерігається тенденція до зменшення.
Структура скидів Житомирського ВУВКГ вирізняється вмістом іонів амонію. Кількість їх плавно зростає з 1989 по 1992 р., надалі різко зменшується. Така ж тенденція спостерігається щодо фосфору. Також в значній мірі тут присутні органічні речовини, хлорид- і сульфат іони, зважені речовини та залізо.
Головними забруднюючими речовинами, що містяться у скидах Коростенського комунального господарства є іони амонію, фосфор загальний і фосфати .
Аналізуючи їх динаміку, слід зазначити, що максимальна кількість речовин надходила протягом 1989-1992 рр. Надалі відбувся суттєвий спад. Пік вмісту цих елементів припав на 1991 р. Серед інших шкідливих речовин вирізняються хлорид - та сульфат-іони, а також зважені речовини.
В структурі стічних вод Коростишівського ДКП “Водоканал” головними забруднюючими речовинами є іони амонію та фосфор. Зростання їх кількостей спостерігається протягом 1989-1992 рр. Надалі внаслідок спаду виробництва, намічається тенденція до зменшення. Така ж ситуація прослідковується й у вмісті хлорид - і сульфат-іонів, органічних речовин .
Овруцьке МВУЖКГ найбільше скидає органічних речовин (за ХСК) хлорид - та сульфат-іонів, зважених речовин та іонів амонію.
В стічних водах Новоград-Волинського комунального господарства переважають іони амонію. Максимум їх вмісту спостерігався у 1989-90 рр.; з 1990 р. намітилась тенденція до зменшення їх кількості. Така ж динаміка вмісту характерна і для інших елементів (хлоридів та сульфатів, іонів амонію, зважених та органічних речовин).
Подібна структура відведення забруднюючих речовин характерна і для інших підприємств досліджуваного регіону.
Згідно методології інформаційного забезпечення досліджень нами було проведено збір різнобічної інформації про прямі і опосередковані чинники формування сучасного гідрохімічного режиму та якості поверхневих вод у області. Ці дані зведені до Додатку Д .
Окрема інформація з Додатку Д проілюстрована нижче графіками та коментарями в тексті. Так, на рис.4.3 порівняно структуру використання площі річкових водозборів. Показано співвідношення між сільськогосподарськими та природними територіями (ліси, підтоплені території, болота, відкриті землі).
Рис.4.3.Структура використання площі річкових водозборів
(співвідношення між сільськогосподарськими та природними територіями:
1-сільськогосподарські угіддя, 2-ліси, 3-підтоплені території, 4-болота, 5-відкриті землі)
Проведені нами раніше дослідження [278] показали, що надходження забруднюючих речовин антропогенного походження у річкові системи у значній мірі залежить від характеру водозбору. Так, наприклад, відомо, що з сільськогосподарських угідь може виноситись в 3-10 разів більше азоту та в 2-10 разів більше фосфору [256], ніж з природних територій. В зоні мішаних лісів України, до якої відноситься і територія Житомирської області, втрати азоту, що надходить з мінеральними добривами, становить на дерново-підзолистих ґрунтах за даними експериментальних досліджень 13,9 – 26,8 кг/га в рік [279].
У структурі використання досліджуваних водозборів характерне домінування сільськогосподарських угідь (понад 50–60%), виключення складають поодинокі річкові водозбори, де переважають природні території, як, наприклад, водозбір р. Перга, для якого залісеність майже в два рази перевищує характерну норму для річок області.
Різна структура використання водозбірних площ належить до опосередкованих чинників формування якості води. Цей чинник створює різні умови для міграції речовин природного і антропогенного походження у річковій гідрохімічній макросистемі.
В системному аналізі процесу формування якості води річок необхідно брати до уваги також можливий вплив на формування якості води, чи окремих її компонентів такий вид господарської діяльності людини як осушувальні меліорації. Наші дослідження довели [275], що такий вплив дійсно існує і у ряді випадків суттєво впливає на хімічний склад річкових вод.
На рис 4.4 показано співвідношення меліорованих земель та загальної площі сільськогосподарських угідь. Помітно, що осушення земель помітно вплинуло на приріст загальних площ цих угідь. Особливо це характерно для водозборів р. Случі, Ужа та Уборті. Отже слід чекати найбільшого ефекту від впливу цього чинника саме на цих річках.
На рис.4.4 показано також просторову динаміку селітебних територій. Ці території не є домінуючими в структурі використання водозбірних площ річок, проте хімічний склад поверхнево-схилового стоку з території міст може прирівнюватися за вмістом нафтопродуктів, органічних та біогенних речовин до стічних вод. Отже вивчення впливу цього цілком вірогідного чинника на формування якості води слід визнати необхідним.
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 Додатку А. Перелік місць скидів та їх характеристики наведені у Додатку В. 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.