Гидрохимический анализ.
Гидрохимический анализ проведен в разные сезоны года, в выбранных во время визуальной оценки пунктах для отбора проб. Для летнего сезона было выбрано 8 точек, для зимнего - 6. Точки с №1- №5 летом и №13 зимой в пределах городской черты перед небольшим болотом. Три точки за болотом, через которое протекает река №6 (лето), №14, №15 (зима). Следующие точки №16 (зима) у сточной канавы с очистных сооружений канализации, №7 (лето) и №17 (зима) после впадения сточной канавы с очистных сооружений канализации. Результат исследований показал, что в городской черте идёт постепенное загрязнение реки и за город она вытекает с показателем загрязнения превышающим санитарные нормы: летом: ВПК - в 2 раза, аммоний ион - в 16 раз, фосфаты - в 5,5 раза; зимой: ВПК - в 2,3 раза, аммоний ион - в 3 раза, фосфаты - в 1,29 раза.
Анализ воды в реке после болота показал, что здесь вода значительно чище. Оказалось, что болото очистило воду от высокого уровня загрязнений до санитарных норм, установленных для водных объектов коммунально-бытовой категории.
После притока воды от очистных сооружений канализации вода вновь оказалась загрязнённой, с показателем гораздо худшим, чем после городской черты. Далее река, принимая стоки с очистных сооружений водопровода, практически не подвергаясь естественной биологической очистке, впадает в реку Нурму, осуществляя транзит загрязняющих веществ.
|
Гидрохимический анализ воды показал, что в точке, расположенной после болота наиболее чистая вода в сравнении с другими контрольными точками.
Оценка качества состояния воды по методике Майера.
Донная фауна реки Ржавки в черте города крайне обеднена. В точках №1, 2, 3, 4 на участке верхнего течения реки практически отсутствуют живые организмы, за исключением личинок мухи пчеловидки (крыски) и пиявок - видов с низкой чувствительностью к загрязнению.
В точке №7, расположенной после канавы с очистных сооружений канализации - мертвая зона.
Незначительно отличается донная фауна в точке №8, здесь присутствуют лишь водомерки. Причиной является хлор, который при отсутствии хлораторной сбрасывается с очистных сооружений канализации непосредственно в водоток на выходе воды из биопрудов, а также с водоочистных сооружений. Высокая доза хлора способствует накоплению в воде неконтролируемых высокотоксичных хлорорганических соединений.
Состав водных организмов в индикаторных группах по Майеру
Верхнее течение реки Ржавки
| Обитатели чистых вод | Организмы средней чувствительности | Обитатели загрязненных водоёмов | |||
| Личинки веснянок | Бокоплав | Личинки комаров- звонцов | |||
| Личинки подёнок | Речной рак | Пиявки | |||
| Личинки ручейников | Личинки стрекоз | Водяной ослик | |||
| Личинки вислокрылок | Личинки комаров- долгоножек | Прудовики | |||
| Двустворчатые моллюски | Моллюски- катушки | Личинки мошки | |||
| Моллюски- живородки | Малощетинковые черви | ||||
| результат | 2х1=2 |
Итого 2 балла- что соответствует 4-7 классу качества воды (грязный водоём)
Среднее течение реки Ржавка на участке (№ 6,14,15) выхода реки из болота
| Обитатели чистых вод | Организмы средней чувствительности | Обитатели загрязненных водоёмов | |||
| Личинки веснянок | Бокоплав | Личинки комаров- звонцов | |||
| Личинки подёнок | Речной рак | Пиявки | |||
| Личинки ручейников | Личинки стрекоз | Водяной ослик | |||
| Личинки вислокрылок | Личинки комаров- долгоножек | Прудовики | |||
| Двустворчатые моллюски | Моллюски- катушки | Личинки мошки | |||
| Моллюски- живородки | Малощетинковые черви | ||||
| результат | 2х3=6 | 5х2=10 | 3х1=3 |
Итого 18 баллов- что соответствует 2 классу качества воды
Визуальное обследование, оценка качества воды по методу Майера и гидрохимический анализ показали, что в среднем течении между болотом и очистными сооружениями канализации, самый благополучный участок реки. Неблагополучные участки: верхнее и нижнее течение реки. Оценка качества речной воды, полученная индикационным гидробиологическим методом практически полностью совпала с результатами химических анализов проб воды, отобранных в тех же точках. Очистные сооружения канализации недостаточно эффективно очищают воду, что установлено из результатов анализа воды в различные сезоны года на этом участке.
Установлено, что вода в городской черте становится сильно загрязненной. Далее, болото площадью 2500 м2, играет роль естественного фильтра - эффективно очищает воду. Показатели загрязнения резко меняются в лучшую сторону. По некоторым показателям качество воды достигает природного состояния. Некоторые показатели загрязнения опускаются до допустимых санитарных норм. Например: взвешенные вещества, нитрит-ион, нитрат-ион, БПК, аммоний.
Повторно вода загрязняется после сброса в неё воды с городских очистных сооружений канализации. Многие показатели здесь превышают предельно допустимые нормы концентрации (ПДК).
Практические шаги восстановления экосистемы
Данные результаты подсказали практические шаги к решению проблемы – создать систему небольших плотин и полупроточных прудов на реке Ржавке, используя места бывшего существования плотин и водохранилищ.
Установлено, что такие пруды отличаются особыми биологическими условиями, ведущими к улучшению качества воды. Поэтому создание небольшого пойменного заболоченного участка, не нарушающего экологического равновесия окружающей среды, и системы полупроточных прудов в нижнем течении реки Ржавки, может стать частью решения проблемы улучшения качества воды в ней. Будет срабатывать механический метод очистки (путём отстаивания), фильтрация (с помощью живых организмов: растений и животных), физико-химический (окисление) и биологический метод (биохимическое самоочищение).
Для определения мест организации подобных сооружений проведено дополнительное обследование долины реки, в результате которого найдены три наиболее подходящих участка для строительства плотин и создания полупроточных прудов - это наиболее узкие участки реки, с перепадом высот до 0,7 м, глинистым трудноразмываемым дном и берегами.
После строительства плотин появятся полупроточные пруды-очистители. Подъем уровня воды предусматривается не более чем на один метр и определяется высотой гребня плотины (водослива). Это соответствует уровню воды весеннего половодья в естественных условиях.
В одной из предполагаемых точек до 40-х-50-х годов была плотина.
Следующую точку для строительства плотины подсказали бобры. Бобровая плотина хорошо сохранилась, покинута бобрами несколько лет назад. По видимому, причиной тому стало загрязнение воды и постоянное присутствие человека.
Третья точка определена около впадения реки Ржавки в реку Нурму. Здесь река протекает в своеобразной ландшафтной воронке, один склон которой крутой, другой - пологий. Превышение высот достигает 11 м, следовательно, подъём уровня воды в реке на 1 м не повлечёт за собой негативного влияния на уровенный режим грунтовых вод прилегающей территории.
Площади водоемов будут небольшими, а глубина затопляемой зоны не более 1 м. Это необходимо для того, чтобы не возникали интенсивные процессы эвтрофикации и чтобы развивались главным образом прибрежно-водные (водно-болотные) растения-фильтраторы. Прибрежно-водные сообщества быстро формируются в нашей зоне – зарастание протекает буквально на глазах. Процесс зарастания носит локальный характер. Растительность влечет за собой появление целого ряда водных обитателей, включающихся в трофические связи и выполняющих функции фильтраторов и деструкторов, которые принимают участие в самоочищение водоема. Поэтому уже в первый год можно получить ощутимый результат повышения качества воды.
На одном из намеченных участков около впадения реки Ржавки в реку Нурму и построена экспериментальная водосливная деревянная плотина и создан полупроточный пруд. По истечении нескольких дней после строительства ниже плотины были отобраны пробы воды для анализа в химической лаборатории ЛПУ МГ КС-17. На месте замерено содержание растворённого кислорода в воде перед плотиной и ниже её. Результат подтвердил известную истину - при преодолении водой препятствий происходит аэрация. Насыщение воды кислородом произошло с 4,24 мг/дм3 до 6,17 мг/дм3 (протоколы испытаний № 9,10 от 26.10.2006 г.).
Также отмечено улучшение качества воды по следующим показателям: прозрачность, цветность, содержание взвешенных частиц. Результат гидрохимического анализа воды, проведённого 10.01.07 в химической лаборатории ЛПУ МГ КС-17, показал улучшение качества воды после плотины по всем исследуемым показателям от 3% до 80% (нитрат-ион, аммоний-ион, фосфат-ион, сульфаты, взвешенные вещества, железо, БПКполное, нефтепродукты), по сравнению с точкой, лежащей выше по течению реки (до плотины). Впервые за многие последние годы вода в реке ниже плотины замерзла. Эксперимент, даже в начальной стадии, подтвердил мнение, высказанное профессором Н. Н. Радзевичем, что каскад водохранилищ снижает все виды химических загрязнений.
Один пруд на реке Ржавке очищает от 3% до 80% загрязняющих веществ. Чтобы довести состояние воды до нормы потребуется строительство ещё 2-3 полупроточных прудов.
На основе полученных данных принято решение о строительстве еще 2-х плотин на участке реки длинной 0,5 км в нижнем течении в установленных для этого местах, что позволило создать каскад полупроточных прудов, где верхний пруд служит основным наносоуловителем и периодически чистится.
Выводы на основании практической части
Таким образом, на основании проведенных исследований определены и доказаны следующие концепции восстановления качества воды в нарушенных экосистемах малых рек:
1. При сочетании механических и биологических методов очистки отмечается улучшение качества воды по таким показателям, как цветность, мутность, содержание взвешенных частиц и т.п., так как перед плотиной снижается скорость течения реки, и активизируется аккумуляция вредных, экологически опасных веществ, что позволило выделить в осадке до 60-70% нерастворимых примесей, поступающих в реку с бытовыми сточными водами. В полупроточных прудах в очистке воды принимают участие все организмы, населяющие водоём.
2. При подпоре воды в естественных границах весеннего половодья происходит образование небольших водно-болотных территорий с постепенным изменением видового состава растительности. На смену таволге и крапиве, пришёл рогоз, тростник, осока - естественные фильтры для воды. Произошло обновление экосистемы и активизация круговорота основных элементов.
3. Происходить нейтрализация хлора, так как при строительстве плотин используются карбонатные породы, оказывающий нейтрализующее воздействие на хлор.
4. Зарегулированный сток по сезонам года обеспечивает запас воды для хозяйственных целей.
5. Небольшой подъем грунтовых вод оказывает благоприятное воздействие на состояние пойменных лугов и формирование разнотравья.
6. При небольшой глубине водоема происходит активное насыщение воды кислородом.
Заключение
Восстановление рек – совокупность прикладных научных исследований и организационно-технических мероприятий, направленных на восстановление нормального функционирования водных экосистем, нарушенного вследствие эксплуатации природных ресурсов или загрязнения производственными отходами водных объектов суши и их водосборов. Наиболее очевидно нарушение речных биоценозов и деградация рек при разработке в речных долинах карьеров для добычи полезных ископаемых открытым способом, при прокладке пересекающих реки транспортных магистралей (сооружение шоссейных и железнодорожных мостов, траншей для трубопроводов и т.п.), при мелиоративном преобразовании заболоченных пойм, при сооружении набережных в городах, сопровождающимся канализацией речных русел и нередко перемещением русел малых рек. Менее заметны медленные изменения среды обитания реофильных водных организмов при антропогенном нарушении стока, в особенности качества воды под воздействием сосредоточенных (точечных) и рассредоточенных источников загрязнения рек.
В мировой практике восстановления речных русел и реофильных биоценозов распространен принцип стабилизации гидрологического режима в диапазоне колебаний скорости течения, уровня воды (следовательно, и ее расхода) и гидрохимических характеристик качества воды, оптимальном для устойчивого функционирования речной экосистемы, а затем создание и размещение в русле сооружений, способствующих привлечению водных организмов-переселенцев для ускорения развития биоты в восстанавливаемом участке реки. Таким образом, восстановление реки, в отличие от рекультивации земель, где требуется формирование почвенно-растительного покрова и нередко заселение новыми видами животных, заключается лишь в стимулировании заселения реконструированного русла речной флорой и фауной. Проект восстановительных работ должен включать несколько этапов: 1) формирование группы специалистов в составе гидрологов, биологов-экологов, гидрохимиков, ландшафтоведов и инженеров-гидротехников; 2) разработка плана восстановительных работ с учетом местных условий, имеющегося опыта подобных работ; 3) техническое осуществление плана реконструкции водного объекта; 4) организация мониторинга водной экосистемы с целью анализа эффективности выполненных природоохранных мероприятий. К восстановительным мероприятиям на реках относятся следующие: конструирование устойчивых меандров с закономерным чередованием плесов и перекатов, установка ловушек мусора, наносоуловителей и небольших запруд на притоках для перехвата повышенного стока наносов в период восстановления растительного покрова на рекультивируемых участках водосбора, возобновление береговой растительности, размещение в новом русле валунов, коряг, каменистых отмелей и островков, струенаправляющих конструкций (габионов), водоподпорных дамб для ускорения формирования зон с разнообразным субстратом для активизации заселения донной фауной, создание укрытий для рыб и нерестилищ.
Чтобы избежать негативных последствий вмешательства во внутриводоемные процессы, настоятельно рекомендуется на стадии разработки водоохранного проекта выполнение имитационного математического моделирования функционирования конкретной водной экосистемы с учетом всего комплекса местных условий (метеорологических, гидрологических, биологических, хозяйственных) в системе водосборов—водоем.
Список используемых источников:
Биологические методы оценки состояния водных экосистем. Научно практические рекомендации по внешкольной эколого-образовательной работе. [текст] / Составитель П. В. Машкин.- Пущино, 1996.- 129с.
Воробьев Г. А. Исследуем малые реки [текст] / Г.А. Воробьев – Вологда,: 1997.- 116
Голосов В. Н. Заиливание [Текст] /В.Н.Голосов // География.-1996.№15.
Голубчиков С. Н. Малые реки Подмосковья [Текст] / С.Н. Голубчиков // География. -1997.- №22.
Гидрохимические показатели состояния окружающей среды: справочные материалы/ Под ред. Т.В. Гусевой. – М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2007. – 192 с.
Денисюк Г. И. Рукотворные озёра [Текст] / Г.И.Денисюк // География.-1996.-№22.
Ивчатов А.Л., Малов В.И. Химия воды и микоробиология. – М.:ИНФРА-М, 2006.- 218с.
Калачёва Т. Е. Малые реки Сенгилая [Текст] / Т.Е.Калачёва/ География.- 1994.-№ 48.
Кашевник М. С., Лосото О. Т. [текст+илл.]: М.С.Кашевников, О.Т.Лосото: Путешествие за радугой. Подмосковье: человек и природа.- М., 1981.-176с.
Колбовский Е.Ю. Изучаем малые реки [текст] / Е.Ю. Колобовский -Академии развития. – Ярославль.: 2004
Комплексная экологическая практика школьников и студентов, (программы, методики, оснащение) [текст] / под ред. проф. Л. А. Коробейниковой.
Лазаревич К. С. Основы речной долины [текст] / К. С. Лазаревич. - География. 1997.-№21.
Муравьёва А. Г. Оценка экологического состояния природно-антрпогенного комплекса. [текст] / А.Г. Муравьева, 2-е изд., доп. и расширенное.-С.-П.,2000
Небел Б. Наука об окружающей среде [Текст] / М. «Мир». 1993.с. 418
Озеров А.Г. Исследовательская деятельность учащихся в природе. Учебно-методическое издание. – М.: ФЦДЮТиК, 216 с., илл.
Практическое руководство по оценке экологического состояния малых рек: Учебное пособие для сети общественного экологического мониторинга. – Под ред. д.б.н. В.В. Скворцова. – СПб: «Крисмас+», 2003. – 88 с.
Радзевич Н.Н. Экологическая самодостаточность России [Текст] / Н.Н. Радзевич // География в школе.-2002 №1.
Рахмистров В. И. Водные ресурсы Ярославской области. Малые реки области [Текст] / В.И. Рахмистров // География в школе.-1997.-№3.
Садчиков А.П. Гидроботаника: Прибрежно-водная растительность: Учебное пособие для студентов высших учебных заведений, - М.: Академия, 2005. – 240 с.
Хотунцев Ю. Л. Экология и экологическая безопасность [текст] / Ю.Л.Хотунцев.: Учеб. пособие для студ. высш.пед. заведений.-2-е изд., перераб.- М.:Издательский центр «Академия»,2004.-480с.
Чертопруд М. В. Мониторинг загрязнения водоемов по составу макрозообентоса [текст] / М.В.Чертопруд: Методическое пособие. – М.: Ассоциация по химическому образованию, 1999.
Шевелев Н. Н., Комиссаров В. В. [текст] природопользование и экологическое состояние Вологодской области / Н.Н.шевелев, В.В. Комиссаров: - Вологда, 1994.
Шибарёв И. Нам не прожить без малых рек [Текст] / И.Шибарёв // Сельская правда, 2005.-26 апреля.
Шмаков Ф., Бересняк В. Проблемы малых рек [Текст] / Ф.Шмаков, В.Бересняк // Сельская правда, 1973.-16 апреля.
Экология и экологическая безопасность [текст] 2-е изд.-М.,2004.-480с.-с.181-186.
Экология и экологическая безопасность. 2-е изд.-М.,2004.-480с.-с.181-186.
Приложения
