Влияние осушительной мелиорации на процессы эвтрофирования малой реки

e-mail: ,

вод и способствуют изменению их трофического уровня [5]. Биогенные и органические вещества, содержащиеся в дренажном и поверхностном стоке и часто превышающие предельно допустимые концентрации (ПДК), поступают в водоприемники осушительных систем, оказывая не только загрязняющее, но и эвтрофирующее действие на существующие природные экосистемы, нарушая их естественное равновесие [2]. Совокупное воздействие биогенных элементов и других загрязняющих веществ, включая метаболиты водорослей и продукты анаэробного распада различных веществ, возникающие в процессе эвтрофирования (в ряде случаев создающие токсикологически неблагоприятную ситуацию), приводит к изменению качества вод и ухудшению экологического состояния природных водных объектов, являющихся водоприемниками осушительных систем.

Цель исследования – анализ изменения концентраций минеральных форм азота и органиче- ских веществ в воде малой р. Солонечной под влиянием стоков с осушительных систем.

Р. Солонечная выбрана в качестве объекта исследования, она активно используется для отведения стоков с сельскохозяйственных полей, является ярким примером водотока, значительной антропогенной нагрузке.

Химический состав воды – ключевой фактор, определяющий состояние природных водоемов, играющий первостепенную роль в сложной системе изменчивых внешних условий водосборного бассейна и внутренних процессов, происходящих в самом водоеме [3]. В рамках исследования, посвященного оценке эвтрофикации, были выбраны и изучены важнейшие физико-химические показатели, наиболее точно отражающие состояние водных экосистем [6].

Температура воды малых рек во многом определяет характер и интенсивность процессов транзита-аккумуляции различных элементов в водных объектах.

Температура воды в верхнем течении р. Со-лонечной характеризовалась наименьшими значениями: апрель-май +6 – +7°С, а июль–август +12° – +16°С. Для вегетационного периода в годы исследований было характерно колебание температур в месте впадения осушительного канала в водоток от +8 – +11°С в мае и августе до +24 – +27°С.

Уровень кислотности или щелочности воды

Рис. Карта-схема точек отбора проб поверхностных вод на р. Солонечная

Fig. Map of surface water sampling points on the Solonechnaya River

(pH) играет ключевую роль в том, как происходят химические и биологические процессы в реках, озерах и других природных водоемах. От pH зависит, в каком виде находятся и насколько доступны многие вещества в воде, насколько вредными могут быть загрязнители, а также как изменяются формы питательных элементов [7].

По щелочно-кислотным условиям исследуемые воды относятся к классу нейтральных и слабощелочных (pH 6,5–8,5). В зоне выше участка мелиорационных работ по осушению средний показатель pH достигает 6,4 единиц. В нижележащих районах в ходе наблюдений водородный индекс колебался от 6,9 до 8,5 ед. рН. В итоге окислительно-восстановительная среда водоемов варьировалась от слабокислой до слабощелочной.

Растворенный кислород в воде играет фундаментальную роль в функционировании водных экосистем. Его содержание напрямую коррелирует с величиной окислительно-восстановительного потенциала, который в свою очередь определяет направление и скорость протекания множества процессов (биологических, биохимических и химических).

В период исследований на верхнем участке реки Солонечной наблюдался благоприятный кислородный режим. Среднее содержание растворенного кислорода составляло 9,0 мгО2/дм3, а колебания находились в пределах 9,5–10,2 мгО2/ дм3. Эти показатели свидетельствуют о хорошей аэрации воды и способности экосистемы поддерживать жизнедеятельность аэробных организмов.

В весенний период в воде осушительного канала выявлено снижение концентраций О2 (5,5– 6,0 мгО2/дм3), что, вероятно, указывает на протекание анаэробных процессов. Заметное увеличение содержаний в воде кислорода прослеживались в июле-августе – 20–22 мгО2/дм3, что, возможно, связано с активным процессом фотосинтеза в прогретой воде.

В ходе исследования процессов эвтрофикации для оценки общего состояния водной экосистемы использовались обобщенные показатели органического вещества (ХПК), а также отдельно его легкоокисляемой фракции.

Изучение вариативности содержания органических веществ выявило четкую тенденцию к его увеличению по направлению течения, начиная от поймы и до участка реки, расположенного ниже выпуска сточных вод осушительной системы. Это свидетельствует о поступлении дополнительных источников органического загрязнения.

Воды верхнего течения реки Солонечной характеризовались более низкими показателями наличия органического вещества по сравнению с водами, поступающими из осушительной системы. Весной концентрации химического потребления кислорода (ХПК) составляли в среднем 10,1–14,3 мг/дм3, а перманганатная окисляемость (ПО) – до 6,2–8,3 мг/дм3. В конце августа содержание ХПК увеличивалось до 24,6–29,3 мг/дм3, а ПО изменялось в пределах 12,0–14,6 мг/дм3. Этот рост указывает на накопление органического вещества в течение вегетационного периода, что может быть связано с увеличением биомассы и поступлением органических соединений. Сточные воды, поступающие из осушительной системы, характеризовались исключительно высоким уровнем содержания органического вещества. Самые высокие концентрации бихроматной окисляемо-сти были в июле – 90–99 мг/дм3, что свидетельствует о значительном органическом загрязнении, поступающем из осушительной системы, что оказывает существенное влияние на качество воды в реке. Превышения допустимого мезотрофного уровня в среднем в эти периоды по значениям ХПК составили 2–7 раз.

В летние месяцы наблюдались существенные отличия в показателях ПО, которые оказались заметно выше по сравнению с осенними. В воде осушительного канала концентрации ПО достигали 30–46 мг/дм3 и в среднем в 2,6–6,8 превышали значения допустимого мезотрофного уровня. Такие высокие показатели ПО указывают на значительное количество легкоокисляемых органических веществ, которые активно потребляют кислород при разложении, создавая угрозу для аэробных организмов.

Наблюдаемые аномалии кислородного режима, особенно в месте впадения осушительного канала, напрямую связаны с высоким содержанием органического вещества. Интенсивное разложение органических соединений микроорганизмами приводит к значительному потреблению растворенного кислорода. В условиях избытка органического вещества и недостаточной аэрации, как это наблюдалось в осушительном канале, происходит истощение кислорода, что создает условия для развития анаэробных процессов. Эти процессы в свою очередь приводят к образованию токсичных продуктов, таких как сероводород, и изменению химического состава воды.

Перенасыщение воды кислородом в периоды массового развития фитопланктона в осушительном канале, хотя и кажется положительным явлением, также является индикатором эвтрофи- кации. Избыток биомассы фитопланктона после отмирания становится дополнительным источником органического вещества, которое затем разлагается, потребляя кислород и усугубляя проблему.

Выводы

На основании проведенных исследований показано, что под влиянием стоков дренажных вод от мелиоративной деятельности происходит усиление выноса биогенных и органических веществ, которые ухудшают физико-химические характеристики поверхностных вод. Было установлено, что под влиянием стоков с осушительных систем прослеживаются более высокие температуры воды (прогрев воды до +27 °С) и сдвиг до 8,5 ед. рН в слабощелочную сторону. Отмечается снижение концентраций растворенного в воде кислорода ниже нормативных значений в весенний период (5,5–6,0 мгО2/дм3), что, вероятно, указывает на протекание анаэробных процессов. Заметное увеличение содержаний в воде кислорода прослеживались в июле-августе – 20–22 мгО2/дм3, что, возможно, связано с активным процессом фотосинтеза в прогретой воде.