Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця

Вивчено особливості формування біогенних елементів поверхневих вод басейну Сіверського Дінця. Розглянуто багаторічну динаміку біогенних елементів у воді р. Уда та оцінено вплив м. Харків на її забруднення. Досліджено вплив великих міст регіону на стік біогенних елементів. На прикладі м. Лисичанськ в...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2012
Hauptverfasser:	Ухань, О.О., Осадчий, В.І.
Format:	Artikel
Sprache:	Ukrainian
Veröffentlicht:	Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України 2012
Schlagworte:	Гідрохімія, якість води
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58630
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця / О.О. Ухань, В.І. Осадчий // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2012. — Вип. 261. — С. 163-178. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-58630
record_format	dspace
spelling	Ухань, О.О. Осадчий, В.І. 2014-03-29T09:43:37Z 2014-03-29T09:43:37Z 2012 Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця / О.О. Ухань, В.І. Осадчий // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2012. — Вип. 261. — С. 163-178. — Бібліогр.: 15 назв. — укр. https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58630 556.531.4 Вивчено особливості формування біогенних елементів поверхневих вод басейну Сіверського Дінця. Розглянуто багаторічну динаміку біогенних елементів у воді р. Уда та оцінено вплив м. Харків на її забруднення. Досліджено вплив великих міст регіону на стік біогенних елементів. На прикладі м. Лисичанськ вивчено сезонну динаміку сполук мінерального азоту та фосфору. Изучены особенности формирования биогенных элементов поверхностных вод в бассейне Северского Донца. Рассмотрена многолетняя динамика биогенных элементов в воде р. Уда и оценено влияние г. Харьков на её загрязнение. Исследовано влияние больших городов региона на сток биогенных элементов. На примере г. Лисичанск изучена сезонная динамика соединений минерального азота и фосфора. The features of forming biogenic elements of surface-water of Seversky Donets basin are considered. The long-term dynamics of biogenic elements is considered in water Uda and influence Kharkiv on her contamination is appraised. Influence of cities of region on the flow of biogenic elements is stadied. On the example by Lysychansk city the seasonal dynamics of connections of mineral nitrogen and phosphorus is studied. uk Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України Гідрохімія, якість води Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця Влияние природных и антропогенных факторов на формирование режима биогенных элементов в поверхностных водах бассейна Северского Донца Influence of natural and anthropogenic factors on forming the mode of biogenic elements in surface water of Seversky Donets basin Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця
spellingShingle	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця Ухань, О.О. Осадчий, В.І. Гідрохімія, якість води
title_short	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця
title_full	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця
title_fullStr	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця
title_full_unstemmed	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця
title_sort	вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну сіверського дінця
author	Ухань, О.О. Осадчий, В.І.
author_facet	Ухань, О.О. Осадчий, В.І.
topic	Гідрохімія, якість води
topic_facet	Гідрохімія, якість води
publishDate	2012
language	Ukrainian
publisher	Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут МНС та НАН України
format	Article
title_alt	Влияние природных и антропогенных факторов на формирование режима биогенных элементов в поверхностных водах бассейна Северского Донца Influence of natural and anthropogenic factors on forming the mode of biogenic elements in surface water of Seversky Donets basin
description	Вивчено особливості формування біогенних елементів поверхневих вод басейну Сіверського Дінця. Розглянуто багаторічну динаміку біогенних елементів у воді р. Уда та оцінено вплив м. Харків на її забруднення. Досліджено вплив великих міст регіону на стік біогенних елементів. На прикладі м. Лисичанськ вивчено сезонну динаміку сполук мінерального азоту та фосфору. Изучены особенности формирования биогенных элементов поверхностных вод в бассейне Северского Донца. Рассмотрена многолетняя динамика биогенных элементов в воде р. Уда и оценено влияние г. Харьков на её загрязнение. Исследовано влияние больших городов региона на сток биогенных элементов. На примере г. Лисичанск изучена сезонная динамика соединений минерального азота и фосфора. The features of forming biogenic elements of surface-water of Seversky Donets basin are considered. The long-term dynamics of biogenic elements is considered in water Uda and influence Kharkiv on her contamination is appraised. Influence of cities of region on the flow of biogenic elements is stadied. On the example by Lysychansk city the seasonal dynamics of connections of mineral nitrogen and phosphorus is studied.
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/58630
citation_txt	Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця / О.О. Ухань, В.І. Осадчий // Наукові праці Українського науково-дослідного гідрометеорологічного інституту: Зб. наук. пр. — 2012. — Вип. 261. — С. 163-178. — Бібліогр.: 15 назв. — укр.
work_keys_str_mv	AT uhanʹoo vplivprirodnihtaantropogennihčinnikívnaformuvannârežimubíogennihelementívupoverhnevihvodahbaseinusíversʹkogodíncâ AT osadčiiví vplivprirodnihtaantropogennihčinnikívnaformuvannârežimubíogennihelementívupoverhnevihvodahbaseinusíversʹkogodíncâ AT uhanʹoo vliânieprirodnyhiantropogennyhfaktorovnaformirovanierežimabiogennyhélementovvpoverhnostnyhvodahbasseinaseverskogodonca AT osadčiiví vliânieprirodnyhiantropogennyhfaktorovnaformirovanierežimabiogennyhélementovvpoverhnostnyhvodahbasseinaseverskogodonca AT uhanʹoo influenceofnaturalandanthropogenicfactorsonformingthemodeofbiogenicelementsinsurfacewaterofseverskydonetsbasin AT osadčiiví influenceofnaturalandanthropogenicfactorsonformingthemodeofbiogenicelementsinsurfacewaterofseverskydonetsbasin
first_indexed	2025-11-26T20:55:56Z
last_indexed	2025-11-26T20:55:56Z
_version_	1850774985288712192
fulltext	Наук. праці УкрНДГМІ, 2011, Вип. 261 163 УДК 556.531.4 О.О. Ухань, В.І. Осадчий ВПЛИВ ПРИРОДНИХ ТА АНТРОПОГЕННИХ ЧИННИКІВ НА ФОРМУВАННЯ РЕЖИМУ БІОГЕННИХ ЕЛЕМЕНТІВ У ПОВЕРХНЕВИХ ВОДАХ БАСЕЙНУ СІВЕРСЬКОГО ДІНЦЯ Вивчено особливості формування біогенних елементів поверхневих вод басейну Сіверського Дінця. Розглянуто багаторічну динаміку біогенних елементів у воді р. Уда та оцінено вплив м. Харків на її забруднення. Досліджено вплив великих міст регіону на стік біогенних елементів. На прикладі м. Лисичанськ вивчено сезонну динаміку сполук мінерального азоту та фосфору. Ключові слова: біогенні елементи, сполуки мінерального азоту та фосфору, азот амонійний, азот нітратний, антропогенний вплив. Вступ Надходження біогенних елементів до поверхневих вод відбувається як через природні чинники (вимивання з верхнього шару ґрунту, атмосферні опади, протікання внутрішньоводоймових процесів), так і через антропогенні (надходження з промисловими та господарсько- побутовими стічними водами, стоками сільськогосподарських угідь та тваринних комплексів) [1]. Зменшення вмісту біогенних елементів у поверхневих водах та трансформація сполук азоту пов’язані з процесами денітрифікації, споживанням водними рослинами, фітопланктоном та фітобентосом [9]. Азот та фосфор наявні в природних водах у вигляді різноманітних органічних та неорганічних сполук з концентраціями в межах десятих або сотих часток мг/дм3. Зростання концентрацій зазначених речовин призводить до евтрофікації природних вод, яка проявляється в збільшенні біомаси фітопланктону, масового розвитку водоростей та "цвітіння" води, що погіршує екологічний стан та якість природних вод [14]. Згідно з нормативними вимогами до водних об’єктів питного та санітарного водокористування вміст амонійного азоту не має перевищувати 0,39 мг N/дм3, нітритного – 0,02 мг N/дм3, нітратного – перебувати в межах від 10 до 45 мг N/дм3. Гранично-допустимі концентрації для 164 фосфору мінерального не визначено, проте екологічно прийнятною нормою вважається 0,05 мг Р/дм3. Сіверський Донець є однією з найбільших річок України та єдиним джерелом водопостачання в східних регіонах. Водночас, стік цієї річки широко використовується в багатьох сферах господарського комплексу. У регіоні розташовано понад 600 великих підприємств, серед яких близько 100 належать до водоємних і екологічно небезпечних (хімічні та металургійні). Крім того, басейн Сіверського Дінця характеризується значним показником урбанізованості, густина населення в регіоні в середньому складає 90 чол. на 1 км2. Сполуки азоту та фосфору належать до основних елементів у стічних водах міст, які є сумішшю промислових та господарсько-побутових стічних вод [4, 7]. Особливості геологічної будови басейну (великі площі залягання соленосних родовищ), живлення високомінералізованими підземними водами, кліматичний режим обумовлюють надходження до поверхневих вод легкорозчинних нітратних солей кальцію, натрію та калію. Метою цієї роботи є дослідження особливостей формування та просторово-часового розподілу біогенних елементів у воді річок басейну Сіверського Дінця під впливом природних та антропогенних чинників. Матеріали та методи дослідження У роботі використано матеріали, отримані на мережі спостережень Державної гідрометеорологічної служби України за період 1993-2008 рр. Дослідження просторово-часового розподілу біогенних елементів та їхньої сезонної динаміки було виконано для басейну в цілому та для р. Сіверський Донець безпосередньо. Окремо розглядався басейн р. Уда та вплив м. Харків на режим біогенних елементів у її водах. Сезонний розподіл амонійного та нітратного азоту, мінерального фосфору було виконано на прикладі м. Лисичанськ, як найбільш репрезентативного з погляду кількості спостережень (пункт першої категорії із щоденною частотою відбору). Результати та їх обговорення Виконані дослідження щодо середнього вмісту сполук мінерального азоту дозволили нам типізувати річки басейну наступним чином: 1) вміст Nмін у межах від 0,4 до 1,0 мг N/дм3 – річки Вовча, Оскол, Печенізьке та Червонооскільське водосховища; 165 2) від 1,1 до 2,1 мг N/дм3 – річки Харків, Сухий Торець, Червона, Борова; 3) від 2,2 до 3,5 мгN/дм3 – Лугань, Біленька, Мокра Плотва та Лопань; 4) > 3,5 мг N/дм3 – Казенний Торець, Уда та Кривий Торець (рис. 1). 0 1 2 3 4 5 вд сх .П еч ен із ьк е вд сх .Ч ер во но ос к. р. В ов ча р. О ск ол р. Х ар кі в р. С ух ий Т ор ец ь р. Ч ер во на р. Б ор ов а р. Л уг ан ь р. Б іл ен ьк а р. Л оп ан ь р. М ок ра П ло тв а р. Б ах м ут р. Ка зе нн ий р. Уд а р. Кр ив ий Т ор ец ь N м ін ,м гN /д м 3 Рис. 1. Середній вміст сполук Nмін у воді річок басейну Сіверського Дінця, 1993-2008 рр. Низькі концентрації сполук мінерального азоту для річок першої групи пов’язані з незначним техногенним впливом на поверхневі води та відсутністю в ґрунтових породах великої кількості нітратних солей. Високі значення сполук Nмін для решти річок обумовлено переважанням у воді однієї з азотних форм внаслідок більш активного впливу антропогенних або природних чинників на формування їхнього режиму. Якщо для верхньої частини басейну (басейн р. Уда, р. Оскол) характерне переважання азоту у формі NH + 4 , то для середньої та нижньої частини (річки Борова, Червона, Казенний Торець з притоками, Лугань, Мокра Плотва) чітко виражена наявність нітратної форми NO − 3 , що пов’язано як із внутріводоймовими процесами (насамперед з процесами нітрифікації – окиснення амонійних іонів за наявності кисню під дією нітрифікуючих бактерій), так і з надходженням унаслідок вимивання з ґрунтового комплексу [6, 10]. Проведені розрахунки показали, що частка амонійних іонів у воді р. Уда складає 55 % від загальної кількості сполук мінерального азоту. Нітрифікація призводить також до зростання (до 40 %) частки нітратних іонів у воді річки. Вміст іонів NO − 3 для річок Донецького кряжа є переважаючим і коливається в межах від 71 до 80 %. 166 Фосфор у поверхневих водах є консервативнішим елементом, ніж азот. Більша його частина, використана водними рослинами та тваринами, повертається до водного середовища. Господарська діяльність людини є важливим чинником підвищення вмісту сполук фосфору в поверхневих водах. Саме тому серед річок басейну Сіверського Дінця найвищі концентрації сполук мінерального фосфору характерні для вод р. Уда та р. Лопань, які приймають стічні води м. Харків (рис. 2). 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 р. М ок ра П ло тв а р. Во вч а р. О ск ол р. Бо ро ва вд сх .Ч ер во но ос к. р. Че рв он а вд сх .П еч ен із ьк е р. Бі ле нь ка р. С ух ий Т ор ец ь р. Ба хм ут р. Лу га нь р. Кр ив ий Т ор ец ь р. Ха рк ів р. Ка зе нн ий То ре ць р. Ло па нь р. Уд а Рм ін ,м гР /д м 3 Рмін ГДК Рис. 2. Середній вміст сполук Рмін у воді річок басейну Сіверського Дінця, 1993-2008 рр. Середньорічні концентрації Рмін у воді р. Уда сягали 0,6-0,8 мгР/дм3 за екологічно допустимого рівня 0,05 мгР/дм3. Його кількість для решти річок басейну є незначною – у межах від 0,1 до 0,3 мгР/дм3. Проведені в попередніх роботах [11, 12] дослідження з типізації річок басейну за вмістом окремих форм азоту показали, що найбільший середньорічний вміст іонів NH + 4 характерний для річок Уда та Лопань (до 2-2,3 мгN/дм3), які є приймальниками побутових та промислових стічних вод м. Харків. Кількісна оцінка впливу м. Харків на режим біогенних елементів у басейні р. Уда (суббасейн р. Сіверський Донець) Місто Харків – друге місто в Україні за чисельністю населення. Його функціонально-галузева структура характеризується високою питомою вагою важкої промисловості (машинобудівельна, металургійна) [3, 13]. Єдиним джерелом води для населення є басейн р. Уда з притоками 167 р. Лопань та р. Харків. Природний стік цих річок дуже малий порівняно з обсягами скиду стічних вод. Внаслідок того, що р. Уда протікає через найбільш густозаселені райони області, вона дуже зарегульована і забруднена [15]. Для вивчення впливу м. Харків на режим біогенних елементів басейну р. Уда використано дані середньорічних концентрацій мінерального азоту та фосфору в створах вище та нижче від м. Харків за течією річки (рис. 3). Рис. 3. Багаторічна динаміка вмісту амонійного азоту у воді р. Уда в створах вище та нижче від м. Харків Як видно з графіка, зростання концентрацій амонійного азоту (з 0,47 мгN/дм3 до 1,42 мгN/дм3) спостерігалося протягом 1993-1998 рр., що найвірогідніше, пов’язано із незначною водністю річки в цей період (1,5- 2,1 м3/с) та більшою кількістю опадів, які містять амонійний азот. З 2000 р. вміст іонів NH + 4 був на рівні ГДКпит або несуттєво перевищував його значення через переважно природні чинники (зменшення кількості опадів та водності річки). Проведені балансові розрахунки свідчать про те, що вміст амонійного азоту у воді р. Уда в створі нижче за течією від м. Харків в середньому за багаторічний період зростав на 70 %. Характерним високим значенням на графіку виділяється 1995 р., коли на головній насосній станції м. Харкова – Диканевських очисних спорудах – сталася техногенна аварія. Після її ліквідації забруднення річки амонійним азотом нижче м. Харків спостерігалося ще протягом 1996-1999 рр. Зростання іонів NH + 4 у воді р. Уда в створі нижче міста відзначається і в сучасний 168 період (2000-2008 рр.), що свідчить про поновлення забруднення поверхневих вод стоками м. Харків. Щодо багаторічної динаміки вмісту сполук Рмін у воді р. Уда, то можна казати про тенденцію до зростання їхньої кількості в створі нижче від м. Харків, починаючи з 2001 р. в середньому на 70 % (рис. 4). 0,0 0,4 0,8 1,2 1,6 19 93 19 94 19 95 19 96 19 97 19 98 19 99 20 00 20 01 20 02 20 03 20 04 20 05 20 06 20 07 20 08 Рм ін ,м гР /д м 3 вище міста нижче міста ГДК Рис. 4. Багаторічна динаміка вмісту сполук Рмін у воді р. Уда в створах вище та нижче від м. Харків Характерною особливістю динаміки мінерального фосфору є зменшення його концентрацій у створі вище від м.Харків з 0,29 мгР/дм3 в 1994 р. до 0,12 мгР/дм3 в 2008 р. А вміст його нижче за течією від міста, навпаки, характеризувався поступовим зростанням з 1999 р. і дорівнював 1,5 мгР/дм3 у 2007 р. Ця величина перевищує екологічно-допустимий рівень в 30 разів, що свідчить про хронічне забруднення поверхневих вод сполуками мінерального фосфору. Розглядаючи динаміку біогенних елементів у басейні р. Уда, не можна залишати без детального вивчення 1995 р. – рік техногенної аварії в м. Харків. У результаті надходження значної кількості стічних вод за невеликий відрізок часу (приблизно 70 м3/с) головну насосну станцію міста та основні колектори системи міської каналізації було повністю затоплено. Вивчення динаміки мінерального азоту та фосфору за течією річки Уда протягом червня-серпня 1995 р. (перші місяці після аварії) свідчать про потужне забруднення поверхневих вод (табл. 1). Зростання концентрацій амонійного азоту та сполук Рмін майже в 4 рази спостерігалося в створі 7 км нижче від м. Харків і залишалося досить високим до кінцевого створу Уди – смт Есхар. 169 Таблиця 1 Динаміка сполук Рмін та амонійного азоту за течією р. Уда протягом червня-серпня 1995 р. Пункт, створ NH + 4 , мгN/дм3 Рмін, мгР/дм3 м. Харків,10 км в. м. 1,20 0,30 м. Харків, 7 км н. м. 4,37 1,20 смт Есхар, в межах смт 5,78 1,51 Незважаючи на суттєве забруднення, дії, направлені на ліквідацію аварії та покращення діяльності системи очисних споруд, відновили екосистему річки. Так, у 1996 р. середній уміст сполук мінерального азоту та фосфору в басейні р. Уди протягом червня-серпня становив 3,8 мгN/дм3 та 0,49 мгР/дм3 відповідно. Наведені вище дані з вмісту біогенних елементів у воді р. Уда свідчать про перевищення норми для питного водокористування в 14 разів у випадку з амонійним азотом та в 3 рази для сполук Рмін. Після її впадіння до Сіверського Дінця останній також зазнає значного забруднення. Зазначений розподіл біогенних елементів за довжиною р. Уда має закономірний характер, що підтверджується результатами динаміки мінерального азоту за течією річки (табл. 3). Таблиця 3 Зміна середньорічних концентрацій сполук мінерального азоту (мгN/дм3) у воді р. Уда за її довжиною, 1993-2008 рр. Рік м. Харків, 10 км в. м. м. Харків, 7 км н. м. смт Есхар, в межах смт. 1995 1,34 6,86 5,76 1996 1,16 4,75 2,81 1997 0,95 2,99 2,44 1998 1,55 1,89 1,32 1999 0,53 2,99 1,23 2000 0,81 2,99 2,33 2001 1,59 4,98 3,98 2002 1,60 5,81 4,03 2003 1,50 6,27 5,20 2004 1,40 7,36 5,73 2005 1,48 5,77 4,70 2006 1,36 5,00 3,38 2007 1,36 7,61 5,53 2008 0,90 5,99 4,24 170 Таким чином, проведений комплексний аналіз вмісту біогенних елементів у воді р. Уда свідчить про хронічне забруднення сполуками азоту та фосфору. Крім того, що річка є найзабрудненішою зазначеними елементами в басейні, вона спричиняє забруднення безпосередньо Сіверського Дінця. Порівняльний аналіз змін вмісту амонійного азоту та мінерального фосфору р. Сіверський Донець проведено на прикладі двох окремих періодів. Перший охоплював роки після розпаду СРСР та характеризувався задовільним рівнем економічного виробництва на фоні поступового зниження розвитку промисловості та господарської діяльності людини (1993-1997 рр.). Другий період відзначився зростанням економічних показників на фоні поновлення темпів промислового виробництва та покращенням умов життя населення (2003-2008 рр.) [8] (рис. 5). Рис. 5. Динаміка амонійного азоту за течією р. Сіверський Донець протягом окремих періодів Проведені дослідження свідчать про те, що забруднення поверхневих вод амонійним азотом більшою мірою спостерігалося протягом 1993-1997 рр. На нашу думку, це може бути пов’язано з техногенною аварією в басейні р. Уда в 1995 р. Найбільші концентрації спостерігалися в р. Сіверський Донець на відтинку м. Чугуїв – м. Зміїв, тобто саме там, де вплив забруднених вод Уди є найбільшим. Щодо змін сполук мінерального фосфору, то ситуація в поверхневих водах Сіверського Дінця є дещо іншою (рис. 6). Сучасний період характеризується більшими концентраціями зазначеного компонента в поверхневих водах річки порівняно з 1993- 171 1997 рр. Найвірогідніше, це пов’язано з повсюдним поширенням та активним використанням населенням різноманітних миючих засобів, які в значній кількості містять фосфор. Концентрація Рмін зросла в річці порівняно з 1993-1997 рр. в середньому на 30 %. Рис. 6. Динаміка мінерального фосфору за течією р. Сіверський Донець протягом окремих періодів Вплив найбільших міст на території басейну на кількість біогенних елементів у поверхневих водах оцінювали за результатами розрахунку стоку відповідних елементів у створах вище та нижче населеного пункту (табл. 4). Різниця в показниках стоку в двох зазначених створах, представлена у %-ній формі, свідчить про відносний локальний вплив міста на забруднення води сполуками азоту і фосфору. Таблиця 4 Стік біогенних елементів в створах вище та нижче від міст, 1993-2008 рр. Стік біогенних елементів, тис. т NH + 4 NO − 3 Рмін Місто в. м. н. м. % переви- щення в. м. н. м. % переви- щення в. м. н. м. % переви- щення Чугуїв 191 492 62 173 569 70 215 373 43 Лисичанськ 1095 1247 13 4763 6247 24 728 838 14 Артемівськ 20 104 81 139 165 16 10 25 63 Слов’янськ 428 396 -8 1109 1244 11 157 161 -1 Луганськ 201 220 9 718 807 12 88 98 10 Куп’янськ 390 438 11 564 541 -4 199 205 3 172 Отримані дані показали, що найбільше забруднення амонійним азотом та сполуками мінерального фосфору було характерне для м.Артемівськ – відсоток перевищення в створах нижче та вище міста становив 81 % та 63 % відповідно. Від’ємні значення спостерігалися в м. Слов’янськ – -8 % та -1 % відповідно. Указані промислові міста є практично однаковими за кількістю населення та рівнем розвитку промисловості. Проте р. Казенний Торець, на якій розміщено м. Слов’янськ, є більшою за водністю (середньорічні витрати перебувають у межах від 12 до 20 м3/с) на відміну від р. Бахмут (м. Артемівськ), середньорічні витрати якої сягають 2-3 м3/с. Низькі концентрації біогенних елементів у створах м. Слов’янськ пояснюються розбавленням стічних вод та задовільним рівнем роботи очисних споруд міста. Найбільшим впливом на зростання вмісту нітратних іонів характеризується м. Чугуїв – до 70 %, що пов’язано з процесами нітрифікації амонійного азоту, які наявні тут у значній кількості. Вміст біогенних елементів у поверхневих водах змінюється посезонно. Для дослідження цих змін було обрано роки з максимальними та мінімальними середньорічними витратами. За багатоводний рік обрано 2003 р. з середньорічною витратою Q = 113 м3/с. Слід зазначити, що особливістю внутрірічного розподілу амонійного азоту стало те, що концентрації його протягом року суттєво не змінювалися і перебували в межах від 0,25 до 0,40 мгN/дм3 (рис. 7). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 08 .0 1. 10 .0 2. 03 .0 3. 07 .0 4. 05 .0 5. 09 .0 6. 09 .0 7. 12 .0 8. 02 .0 9. 06 .1 0. 03 .1 1. 02 .1 2. N H 4+ ,м гN /д м 3 0 100 200 300 400 500 600 Q ,м 3/ с NH4 Q Рис. 7. Динаміка амонійного азоту та витрат води р. Сіверський Донець (м. Лисичанськ), 2003 р. 173 Проведені дослідження щодо сезонного розподілу амонійного азоту за течією річки [12] свідчать про те, що для р. Сіверський Донець у створі м. Лисичанськ за умов невисоких середньорічних температур не спостерігається суттєвих коливань вмісту зазначеного елемента. Середньорічна температура протягом сезонів складала взимку -8,1 °С, навесні +7,0 °С, влітку +18,9 °С, восени +7,1 °С, тобто температурні умови були сприятливі для трансформації амонійного азоту. Сезонні коливання сполук мінерального фосфору характеризувалися більшою динамікою на відміну від амонійного азоту (рис. 8). 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 08 .0 1. 10 .0 2. 03 .0 3. 07 .0 4. 05 .0 5. 09 .0 6. 09 .0 7. 12 .0 8. 02 .0 9. 06 .1 0. 03 .1 1. 02 .1 2. Р м ін ,м гР /д м 3 0 100 200 300 400 500 600 Q ,м 3/ с Фосфати Q Рис. 8. Динаміка мінерального фосфору та витрат води р. Сіверський Донець (м. Лисичанськ), 2003 р. Найбільші його концентраціії в поверхневих водах (до 0,45 мгР/дм3) спостерігалися протягом зимової межені. На піку весняного водопілля та в фазі зменшення витрат води було зменшення вмісту мінерального фосфору майже в 1,5 рази, що пояснюється процесами розбавлення та перемішування. Незначне зростання вмісту зазначеного елемента спостерігалося протягом літньо-осінньої межені. Сезонні коливання вмісту нітратного азоту відбувалися залежно від витрат води (рис. 9). 174 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 08 .0 1. 10 .0 2. 03 .0 3. 07 .0 4. 05 .0 5. 09 .0 6. 09 .0 7. 12 .0 8. 02 .0 9. 06 .1 0. 03 .1 1. 02 .1 2. N O 3- ,м гN /д м 3 0 100 200 300 400 500 600 Q ,м 3/ с NO3 Q Рис. 9. Динаміка нітратного азоту та витрат води р. Сіверський Донець (м. Лисичанськ), 2003 р. Зимова межень характеризувалася високими концентраціями іонів NO − 3 в поверхневих водах – до 1,7 мгN/дм3 унаслідок живлення річки високомінералізованими підземними водами та процесами розкладу органічних речовин. На піку весняного водопілля відбулося майже двократне зменшення вмісту нітратних іонів у результаті розбавлення руслових вод поверхневим стоком. У період літньо-осінньої межені спостерігалося поступове зростання концентрацій нітратного азоту в поверхневих водах, що може бути пов’язано з масовим відмиранням фітопланктону та високою активністю нітрифікаторів. Як приклад маловодного року, обрано 2002 р. з середньорічною витратою Q = 55 м3/с. Слід зазначити, що порівняно з багатоводним роком значно змінився гідрограф річки – весняне водопілля було тривалішим, з двома піками, осіння межень характеризувалася зростанням витрат води. У період весняного водопілля для амонійного азоту та фосфатних іонів простежувалась обернена залежність концентрацій від витрат води (коефіцієнт кореляції становив -0,82), що пояснюється процесом розбавлення (рис. 10). 175 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 08 .0 1. 04 .0 2. 11 .0 3. 09 .0 4. 13 .0 5. 10 .0 6. 09 .0 7. 05 .0 8. 10 .0 9. 07 .1 0. 18 .1 1. 10 .1 2. N H 4+ ,м гN /д м 3 0 20 40 60 80 100 120 Q ,м 3/ с NH4 Q Рис. 10. Динаміка амонійного азоту та витрат води р. Сіверський Донець (м. Лисичанськ), 2002 р. У межений період відзначалося зростання сполук амонійного азоту та мінерального фосфору до 0,4 мг/дм3. У цей час прибутковий баланс зазначених елементів забезпечувався підземними водами з невисоким вмістом NH + 4 та мінерального фосфору, на фоні чого відчутну роль відіграють антропогенні чинники. Для маловодного року не спостерігалося значного зменшення концентрацій іонів NO − 3 (з 2,0 до 1,4 мгN/дм3) під час весняного водопілля, тобто не відбувалося достатнього розбавлення накопиченого в зимовий період нітратного азоту (рис. 11). 0 0,5 1 1,5 2 2,5 08 .0 1. 04 .0 2. 11 .0 3. 09 .0 4. 13 .0 5. 10 .0 6. 09 .0 7. 05 .0 8. 10 .0 9. 07 .1 0. 18 .1 1. 10 .1 2. N O 3- ,м гN /д м 3 0 20 40 60 80 100 120 Q ,м 3/ с NO3 Q Рис. 11. Динаміка нітратного азоту та витрат води р. Сіверський Донець (м. Лисичанськ), 2002 р. 176 Найбільший вміст нітратного азоту (до 2 мгN/дм3) був характерний для жовтня та лютого, коли процес споживання сполук азоту уповільнюється і відбувається відмирання рослинності. Для меженного періоду спостерігався прямий взаємозв’язок між витратами та вмістом іонів NO − 3 (коефіцієнт кореляції становив 0,62). Надходження нітратного азоту відбувалося завдяки живленню підземними водами, а також з атмосферними опадами та стоком з сільськогосподарських територій. Висновки Вплив промислових та господарсько-побутових стічних вод великих міст призводить до зростання у воді річок Сіверського Дінця амонійного азоту NH + 4 та мінерального фосфору Рмін. Протікання внутріводоймових процесів (перш за все, нітрифікації) та вимивання легкорозчинних солей NaNO3, Ca(NO3)2, KNO3 з ґрунтового покриву обумовлюють високі концентрації іонів NO3 - у воді річок басейну. Басейн р. Уда характеризується хронічним забрудненням амонійним азотом та мінеральним фосфором, походження яких має переважно антропогенний характер (промислові та господарсько-побутові стічні води). Річка спричиняє забруднення безпосередньо Сіверського Дінця на відтинку м. Чугуїв – м. Балаклія. Порівняння динаміки біогенних елементів за течією р. Сіверський Донець протягом двох періодів свідчить про зростання кількості фосфору протягом 2003-2008 рр. завдяки більшому його надходженню із стічними водами, на відміну від іонів NH + 4 , вміст яких був більшим протягом 1993- 1997 рр. Серед великих міст регіону найбільшим впливом на кількість біогенних елементів у поверхневих водах характеризуються м. Артемівськ (внаслідок малого природного водного стоку р. Бахмут) та м. Чугуїв (через надходження забруднених вод р.Уда ). У сезонній динаміці слід указати на те, що зміни вмісту амонійного азоту та мінерального фосфору суттєвіші протягом маловодного року. Навесні спостерігається їх зменшення внаслідок розбавлення, а відчутну роль у зростанні зазначених елементів у меженний період мають антропогенні чинники. Динаміка нітратного азоту протягом літньо- осінньої межені тісно пов’язана з водним режимом річки. Для багатоводного року зміни вмісту нітратних іонів та сполук мінерального фосфору характеризувалися майже двократним падінням концентрацій навесні та накопиченням протягом літньо-осінньої межені. 177 * * 1. Алекин О.А. Основы гидрохимии. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970. – 444с. 2. Васильчук Т.А., Клоченко П.Д. Роль биогенных и органических веществ в формировании качества воды некоторых притоков Днепра // Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія. – Вип. 2. – 2001. – С. 424-431 3. Васенко О.Г., Лунгу М.Л., Ільєвська Ю.А., Климов О.В. та ін. Комплексні експедиційні дослідження екологічного стану водних об’єктів басейну р.Уди (суббасейну р. Сіверський Донець) // Х.: ВД «Райдер», 2006. – 156 с. 4. Клепешнев А.М., Каплин В.Т. Характеристика загрязнения воды и донных наносов р. Северского Донца // Гидрохимич. материалы. – Т. 8. – 1980. – С. 12-24 5. Кориневская В.Ю. Трансформация неорганических соединений азота в процессе очистки сточных вод на очистных сооружениях г. Белгород- Днестровского // Вісник Одеського держ. екол. ун-ту. – Вип. 6. – 2008. – С. 14-20 6. Лола М.В., Ахметьева Н.П., Григорьев В.Т., Лахтюк Р.А. Содержание в почвах биогенных веществ и их влияние на эвтрофирование водоёма // Водные ресурсы. – №6. – 1988. – С.108-117 7. Маринич О.М., Пащенко В.М., Шищенко П.Г. Природа Української РСР. Ландшафти і фізико-географічне районування – К.: Наук. думка, 1985. – 224 с. 8. Осадчий В.І., Набиванець Б.Й. Гідрохімічний довідник. Поверхневі води України. Гідрохімічні розрахунки. Методи аналізу. – К.: Ніка-Центр, 2008. – 655 с. 9. Романенко В.Д. Основы гидроэкологии. – К.: Генеза, 2004. – 520с 10. Самарина В.П. Пространственно-временная изменчивость биогенных веществ в воде р. Оскол // Вод. ресурсы. – Т. 35. – №3. – 2008. – С. 364-369 11. Ухань О.О., Осадчий В.І. Закономірності формування хімічного складу поверхневих вод басейну Сіверського Дінця // Гідрологія, гідрохімія, гідроекологія. – Вип. 18. – 2010. – С.166-179 12. Ухань. О.О. Характеристика просторово-часового розподілу сполук азоту та фосфору у воді р. Сіверський Донець // Наук. зап. Терноп. нац. пед. ун-ту. – Сер. Біологія. – Вип.4(45). – 2010. – С. 97-101 13.Чухлебова Н.А. Влияние сточных вод г. Харькова на санитарно- биологический режим р. Лопани // Тезисы докладов IV Всесоюзного гидрологического съезда. – Л.: Гидрометеоиздат, 1973. – С. 22-25 14. Фосфор в окружающей среде / Под ред Э. Гриффита. – М.: Мир. – 1977. – 750 с. 178 15. Поколодная М.Н., Телюра Н.А Рекреационный потенциал и экологическое состояние харьковских рек // Вестник Харьков. нац. ун-та. – Сер. Геология, география, экология. – Вып. 455. – Х.: Основа, 1999. – С. 156-158. Український науково-дослідний гідрометеорологічний інститут, Київ О.А. Ухань, В.И. Осадчий Влияние природных и антропогенных факторов на формирование режима биогенных элементов в поверхностных водах бассейна Северского Донца Изучены особенности формирования биогенных элементов поверхностных вод в бассейне Северского Донца. Рассмотрена многолетняя динамика биогенных элементов в воде р. Уда и оценено влияние г. Харьков на её загрязнение. Исследовано влияние больших городов региона на сток биогенных элементов. На примере г. Лисичанск изучена сезонная динамика соединений минерального азота и фосфора. Ключевые слова: биогенные элементы, соединения минерального азота и фосфора, аммонийный азот, нитратный азот, антропогенное влияние. O.A. Ukhan', V.I. Osadchy Influence of natural and anthropogenic factors on forming the mode of biogenic elements in surface water of Seversky Donets basin The features of forming biogenic elements of surface-water of Seversky Donets basin are considered. The long-term dynamics of biogenic elements is considered in water Uda and influence Kharkiv on her contamination is appraised. Influence of cities of region on the flow of biogenic elements is stadied. On the example by Lysychansk city the seasonal dynamics of connections of mineral nitrogen and phosphorus is studied. Keywords: biogenic elements, connections of mineral nitrogen and phosphorus, ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, anthropogenic influence.

Вплив природних та антропогенних чинників на формування режиму біогенних елементів у поверхневих водах басейну Сіверського Дінця

Institution

Ähnliche Einträge