Печать
Категория: Материалы VIII Симпозиума (2018 год)
Просмотров: 63

ЭКОЛОГО-ГИДРОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РЕЧНЫХ ВОД СТЕПНОЙ ЗОНЫ ЮГА РОССИИ (В ПРЕДЕЛАХ РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ) 

ECOLOGICAL AND HYDROCHEMICAL FEATURES OF RIVER WATERS WITHIN THE STEPPE ZONE OF THE SOUTHERN RUSSIA (ROSTOV REGION) 

В.Е. Закруткин1, О.С. Решетняк1,2, Е.В. Гибков1

V.E. Zakrutkin1, O.S. Reshetnyak1,2, E.V. Gibkov1 

1Институт наук о Земле Южного федерального университета

(Россия, 344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Зорге, 40)

2Гидрохимический институт Росгидромета

Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.">(Россия, 344090, г. Ростов-на-Дону, пр-т Стачки, 198) 

1Institute of Earth Sciences, Southern Federal University

(Russia, 344090, Rostov-na-Don, Zorge Str., 40)

2Hydrochemical Institute of Roshydromet

(Russia, 344090, Rostov-na-Don, Stachki Avenu, 198)

e-mail: 1Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.; 2Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

 

Представлены природно-климатические условия формирования  и химический состава речных вод степной зоны европейской части России, проведена его классификация. Эколого-гидрохимические особенности речных вод меняются даже при небольших различиях природно-климатических условий. На примере правобережных притоков Нижнего Дона показано влияние техногенного фактора в трансформации химического состава и ухудшении качества воды рек.

The natural and climatic conditions of the formation and chemical composition of the river waters of the steppe zone of the European part of Russia are presented, and its classification is carried out. Ecological and hydrochemical characteristics of river waters change even with small differences in natural and climatic conditions. On the example of the right-bank tributaries of the Lower Don, the influence of the technogenic factor in the transformation of the chemical composition and the deterioration of the river water quality is shown. 

Ростовская область расположена в степной зоне юга европейской части России. Главная водная артерия области – река Дон делит ее территорию на две физико-географические провинции, различающиеся природно-климатическими условиями. Первая из них, Доно-Донецкая, занимает правобережье Дона. В геоморфологическом отношении это волнистая равнина с отметками до 200-290 м, уклоном на юг и значительной эрозионной расчлененностью. Преобладающую часть провинции занимают южные черноземы, повышенные участки – черноземы обыкновенные. Естественная растительность представлена разнотравно-дерновиннозлаковой, обедненной и сильно обедненной степью. Вторая, Доно-Сало-Манычская провинция располагается на левобережье Дона и имеет вид сравнительно однообразной пологоувалистой равнины с высотами 150-180 м и слабым уклоном с востока на запад. Засушливость климата увеличивается с запада на восток. В этом же направлении изменяются и почвы: черноземы южные, темнокаштановые, каштановые, светлокаштановые с солонцами, а также усиливается степень их засоленности и меняется тип засоления с сульфатного в черноземах на сульфатно-хлоридный в каштановых и солончаковых. Параллельно происходит смена соответствующих типов растительности: от разнотравно-дерновиннозлаковой сильно обедненной до полынно-дерновиннозлаковой пустынной. Климат области умеренно-континентальный с недостаточным увлажнением [6].

Средняя годовая температура воздуха здесь изменяется от +7,9°С до +9,4°С, а максимальная амплитуда колебания составляет 80°С. Среднемноголетнее количество осадков колеблется от 341 до 418 мм/год, причем около 7% осадков выпадает в теплый период года в виде ливневых дождей. Такое распределение осадков обусловлено преимущественно восточной составляющей ветрового переноса, которая снижает возможность проникновения воздушных масс из Азовского моря, располагающегося на западной границе Ростовской области. Испарение с водной поверхности достигает 1400-1600 мм/год, то есть в 3,3 раза превышает годовую сумму осадков для территории Доно-Донецкой провинции и до 4,7 раз – для Доно-Сало-Манычской. Соответственно изменяется и коэффициент увлажнения, который в первой из названных провинций равен 0,44, а во второй – 0,41 [4].

Положение области в степной зоне определяет слабое развитие гидрографической сети. Средний годовой местный сток здесь составляет 32 мм (в том числе поверхностный – 28 мм). Он изменяется от 50 мм и более на севере и западе (правобережные районы Доно-Донецкой провинции) до 10 мм и менее на юге и юго-востоке (левобережные районы Доно-Сало-Манычской провинции). В области насчитывается 4774 реки и речушки, преобладают малые реки.

Представленные выше различия природно-климатических условий в пределах правобережных и левобережных районов Ростовской области предопределили формирование изначально различных по химическому составу речных вод. Вместе с тем, важно подчеркнуть, что речные системы правобережных районов в отличие от левобережных находятся под мощным техногенным воздействием объектов угледобывающей отрасли (Восточный Донбасс), что явилось, как будет показано ниже, дополнительным фактором изменчивости  гидрохимических характеристик и качества поверхностных водных ресурсов [1-3].

В таблице 1 представлен современный гидрохимический состав левобережных притоков Нижнего Дона (рр. Сал, Маныч, Егорлык и Средний Егорлык), а в таблице 2 – фоновых участков его правобережных притоков (верховья рр. Быстрая, Калитва, Малый и Большой Несветай). При сравнении табличных данных видно, что левобережные притоки превосходят правобережные по минерализации воды и содержанию большинства макрокомпонентов, за исключением гидрокарбонатов. Так, в среднем концентрации магния, кальция и сульфатов выше в воде левобережных притоков в 1,3-1,9 раза, а содержание основных солеобразующих компонентов – ионов натрия и хлоридов – превышает в среднем в 3,1-3,2 раза концентрации этих компонентов в речных водах правобережья.

Таблица 1 Химический состав воды левобережных притоков реки Дон

По классификации О.А. Алекина, химический состав речных вод степной зоны юга европейской части России в бассейне Нижнего Дона однороден для левобережных районов: они относятся к водам сульфатного класса, натриевой группы, II-го типа, в то время как в правобережных районах он более разнообразен, в частности по содержанию катионов (табл. 2, 3). 

Приведенные выше материалы свидетельствуют о том, что речные воды степной зоны юга европейской части России, являются наиболее уязвимым компонентом окружающей среды, о чем свидетельствует существенная трансформация их химического состава даже при незначительных изменениях природно-климатической обстановки.

Таблица 2 Химический состав воды фоновых участков правобережных притоков Дона

Как отмечалось выше, правобережные районы Ростовской области на протяжении многих десятилетий находятся под мощным воздействием объектов угледобывающей отрасли. Длительная разработка угольных месторождений Восточного Донбасса и последующая массовая ликвидация нерентабельных шахт привели к резкому обострению здесь экологической ситуации. Особенно заметно это проявилось в ухудшении качества поверхностных и подземных вод. 

Подобная ситуация сложилась, в частности в бассейне Северского Донца, где многие реки теряют свою природную ценность. Это приводит к тому, что население Восточного Донбасса испытывает острый дефицит в пригодной питьевой воде.

Северский Донец является основной водной артерией правобережных районов Ростовской области. В 30-е гг. XX в. воды этой реки на всем ее протяжении были пресными, гидрокарбонатно-кальциевого типа с минерализацией 0,5-0,7 г/л. Их использовали в основном для хозяйственно-питьевого водоснабжения. Сегодня только в его верховье и притоках речные воды остаются пресными. При этом надо отметить, что на химический состав воды притоков Северского Донца значительное влияние оказывает сброс промстоков и недостаточно очищенных техногенно измененных вод.

В пределах бассейна р. Северский Донец сосредоточено огромное количество техногенных объектов, в том числе связанных с угольной промышленностью. Это действующие и ликвидированные шахты, пруды-отстойники, породные отвалы, места выхода шахтных вод. Здесь также находится 14 нефтебаз и более 100 несанкционированных свалок. Из всех этих источников в бассейн р. Северский Донец на территории Ростовской области ежегодно поступает ориентировочно 10,5∙10 т загрязняющих веществ (сульфатов, хлоридов, нефтепродуктов, соединений     тяжелых металлов и др.). Однако, основным загрязнителем воды малых рек являются техногенные шахтные воды. Объем загрязняющих веществ, поступающих с ними, равен по нашим оценкам ориентировочно 43 тыс. т в год [2].

Результатом поступления шахтных вод от объектов (действующих и ликвидированных) угледобывающей промышленности в поверхностные водные объекты является значительное повышение минерализации речной воды, в том числе за счет увеличения концентрации сульфатов, хлоридов, натрия и других макрокомпонентов, в десятки и даже сотни раз - содержания тяжелых металлов. Эти изменения особенно характерны для рек с малой и средней водностью (низкой разбавляющей способностью), химический состав воды которых формируется в значительной степени под влиянием шахтных вод [1]. Как видно из данных таблицы 3, минерализация речных вод Восточного Донбасса в зоне влияния техногенных шахтных вод изменяется в пределах 2,9-6,6, в среднем 4,1 г/дм³, что в два раза выше в сравнении с фоновыми участками. При этом концентрация сульфатов изменяется в интервале 1,2-3,5 г/л (11,9-34,9 ПДК), ионов натрия – 0,3-1,3 г/л (2,4-10,5 ПДК), ионов магния – 0,07-0,2 г/л, что выше ПДК примерно в 2-5 раз.

Отмечается также значительный уровень загрязненности речных вод широким спектром соединений металлов, из которых наибольшую опасность (повторяемость превышения ПДК 7-100%) представляют Fe, Аl, Mn, Сu, Sr, загрязнение которыми носит устойчивый характер, а уровень загрязненности – высокий и экстремально высокий [2]. Это наблюдается, как правило, на участках концентрированного влияния действующих и ликвидируемых шахт.

Таблица 3 Обобщенные характеристики химического состава воды наиболее загрязненных правобережных притоков Нижнего Дона

Качество речных вод и их загрязненность оценены с использованием комплексных оценок по методике [5], официально принятой в Росгидромете для оценки состояния поверхностных вод суши РФ. Загрязненность воды рек бассейна Северского Донца по результатам комплексной оценки варьирует в пределах от 4-го класса разряда «г» – «очень грязная», реже «б» – «грязная», до 5-го класса - «экстремально грязная». Из 19 определяемых нормируемых показателей в воде большинства створов 9-12 являются характерными загрязняющими веществами, из них критическими – 4-8. В их состав входят прежде всего соединения металлов (Fe, Al, Mn, Сu, Sr), из макрокомпонентов: сульфаты - в воде всех створов, ионы Na⁺ и Mg² – в большинстве створов. 

Оценка характера и степени изменения загрязненности воды рек под влиянием техногенных шахтных вод выполнялась путем сравнения состояния речной воды в контрольных створах, расположенных ниже «куста» ликвидируемых шахт, с состоянием воды в створах тех же рек, но выше зоны влияния данного источника загрязнения (условный фон).

В бассейне Северского Донца в контрольных створах значение удельного комбинаторного индекса загрязнения воды (УКИЗВ) заметно выше, чем в верхних створах рек. Особенно это характерно для рек Лихая, Кундрючья и Большая Гнилуша, где значения УКИЗВ в контрольных створах выше, чем в фоновых, соответственно на 20,8, 19,8 и 17,4%. В целом по бассейну ухудшение качества речной воды под влиянием техногенных шахтных вод произошло примерно на 12% [2]. Необходимо также отметить, что в контрольных створах наблюдаются максимальные для всей исследуемой территории экстремально высокие концентрации алюминия (272 ПДК – р. Лихая, 90 ПДК – р. Большая Каменка), железа (pp. Лихая и Кундрючья) и цинка (р. Быстрая).

Таким образом, как показали результаты проведенных исследований,  реки степной зоны юга европейской части России, особенно малые, являются наиболее чувствительным компонентом окружающей среды. Их эколого-гидрохимические особенности заметно меняются даже при небольших различиях природно-климатических условий. Однако, определяющую роль в трансформации химического состава и ухудшении качества воды рек играет техногенный фактор, в основном объекты угледобывающей отрасли. В результате речные экосистемы оказались в угрожающем состоянии, что требует неотложной разработки и реализации соответствующих мероприятий, направленных на минимизацию негативного влияния на водную среду. 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

  1. Закруткин В.Е., Иваник В.М., Гибков Е.В. Эколого-географический анализ рисков реструктуризации угольной промышленности в Восточном Донбассе // Известия РАН. Серия географическая. 2010. № 5. С. 94-102.
  2. Закруткин В.Е., Иваник В.М., Гибков Е.В., Скляров В.В. Оценка влияния ликвидируемых шахт Восточного Донбасса на гидрохимический состав малых рек бассейна Северского Донца // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2010. № 3. С. 84-87.
  3. Закруткин В.Е., Скляренко Г.Ю., Бакаева Е.Н., Решетняк О.С., Гибков Е.В., Фоменко Н.Е. Поверхностные и подземные воды в пределах техногенно нарушенных геосистем Восточного Донбасса: формирование химического состава и оценка качества / Южный федеральный университет. Ростов н/Д: Изд-во Южного федерального ун-та, 2016. 171 с.
  4. Панов В.Д., Лурье П.М., Ларионов Ю.А. Климат Ростовской области: вчера, сегодня, завтра. Ростов н/Д: ООО «Донской издательский дом», 2006. 336 с.
  5. РД 52.24.643-2002. Методические указания. Метод комплексной оценки и степени загрязненности поверхностных вод по гидрохимическим показателям. СПб.: Гидрометеоиздат, 2002. 49 с.
  6. Экологический атлас Ростовской области / Под ред. В.Е. Закруткина. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2000. 120 с.