Вплив антропогенного забруднення р Десна на втрату ролі судноплавної артерії

Згідно з матеріалами досліджень на якісний склад дренажних вод впливає ряд чинників: антропогенні (літні табори для випасу худоби, несанкціоновані сміттєзвалища, залишки складів мінеральних добрив та пестицидів), природні (нітрифікація, амонітизація, мінералізація донних відкладень), техногенні (незадовільний технічний стан систем і т. д.).

Джерелом аміакових сполук в дренажних водах є азотовміщуючі речовини, що потрапляють в поверхневі і дренажні води різними шляхами: з накопичених твердих відходів несанкціонованих сміттєзвалищ, накопичених органічних відходів життєдіяльності сільськогосподарських тварин, залишків складів мінеральних добрив та пестицидів, мінералізації донних відкладень каналів. Утворення нітритів і нітратів (нітрифікація) зумовлено наступним окисленням аміакових сполук.

Вміст нітритного азоту в звітному році за аналітичними даними складає 0,0006-0,1065 мг/дм3 (І-ІІ клас якості), що приблизно відповідає значенням минулого року. Кількісний вміст такого забруднювача як нітратний азот в 2008 році збільшився і становить - 0,00-1,26 мг/дм3 (І-ІV клас якості ). Аміаковий азот складає - 0,00-2,16 мг/дм3 (І-ІV клас якості), що менше, ніж в минулому році в 1,7 рази. На о/с Калита-Гало вміст аміакового азоту на середину вегетаційного періоду становить 2,16 мг/дм3, це складає 1,35 ГДК. На решті осушувальних систем даний показник знаходиться в межах норми. Нітритний і нітратний азот не перевищують граничнодопустимі концентрації.

Розділ 2. Результати спостережень за довготривалими змінами клімату Європи

2.1 Характер кліматичних циклів протягом голоцену

Гідрологічні розрахунки показують, що роль рік у водному балансі океанів і морів (особливо великих) не дуже значна. Функціонуючий під кожною видимою рікою підземний стік складає звичайно близько 2 % від річкового і також великого значення у водному балансі морів не має. Наприклад, середньорічна величина втрат на випар з поверхні Середземного моря за 1900 - 1964 р. складає 3430 км3. У той же час поверхневий і підземний стік разом з атмосферними опадами дає Середземномор'ю в 2 рази менше - тільки 1734 км3. Таким чином, найбільш обжита водойма земної кулі давно повинен був би зникнути, якби не приплив води через Гібралтар зі Світового океану. Як з'ясувалися і ріки і дощі також не створюють великого впливу на зміну рівня води в морях і океанах. У результаті випару з водної поверхні в буквальному значенні "викидається на вітер" фактично усе, що приносять ріки, атмосферні опади і підземний стік.

Коливання рівня води внутрішніх морів залежать головним чином від водообміну через протоки. Наприклад, для того ж Середземного моря середньорічний приплив води з Атлантичного океану через Гібралтар складає за той же період часу 42320 км3, а відтік - 40800 км3. Ці величини, як бачимо, більш ніж у 13 разів перевищують випаровування з водної поверхні і складають понад 90 % як видаткової, так і прибуткової частини водного балансу. Якби приплив і відтік через Гібралтар діяли окремо один від іншого, то підйом або падіння рівня води в Середземному морі досягли 17 м. Виникає питання - відкіля заповнюється дефіцит води у світовому океані [2].

Відповідно до уявлень академіка. В.І.Вернадского, із земної мантії виділяються ювенільні (незаймані) водні розчини, що піднімаються нагору і накопичуються в земній корі і на її поверхні. Саме в океані, де відсутній гранітний шар, а базальтова товща відносно мала, шлях для ювенільної води самий короткий. Локальні еманації гарячих вод у виді "підвідних ключів" (гідротерм) виявляються на багатьох ділянках прогинів океанічного дна. Прикладом можуть служити "білі і чорні курці" серединно-океанічних хребтів, рифтові западини Червоного моря, де з дна б'ють фонтани насичених водних розчинів з температурою порядку 56°С, і мінералізацією до 360 г/л (у 10 разів більше чим морської води). Аналогічні гідротерми, що пробилися через пухкі шари осадових порід, що лежать на базальтовій корі, знайдені в Каспійському морі півострова Челекен, на дні озера Солтон-Сі в Каліфорнії й в інших місцях Земної кулі.

Одним з переконливих доказів вірогідності гіпотези мантійного походження вод Світового океану може служити те, що вулканічна волога, що надходить при виверженнях із земних надр, дуже близька по своєму складі до морської води і містить ті ж хлориди кальцію, натрію, калію й інших з'єднань. До речі, якби всі розчинені в морській воді хімічні елементи раптом випали в осад, то на дні океану утворився б шар висотою 30 м.

Іншим важливим підтвердженням появи ювенільних розчинів на морському дні можуть служити загадковими масиви, що вважалися довгий час, солей, виявлені в осадових породах і прямо на поверхні дна Світового океану. Величезні соляні подушки і соляні діапіри знайдені на дні Карибського моря, Біскайської затоки, Середземного і Північного морів, Атлантичного океану, а також у надрах Прикаспійської западини, Дніпровсько-Донецької западини й інших осадових товщ. Сьогодні їх походження прямо пов'язують із шарами, що утворилися при охолодженні ювенільних розчинів масивними солями, що спочатку заповнює низинні ділянки морського дна. Далі випалі і поховані мінеральними опадами шари солей трансформуються в куполи і подушки за рахунок соляного тектогенезу. Таким чином, збільшення кількості води на Землі і заповнення убули дисоційовану води в космос у зоні іоносфери Землі може відбуватися й у результаті безперервного утворення нових мас водних розчинів у надрах нашої планети. У зв’язку з наявністю значної кількості соляних діапірів у Дніпровсько-Донецькій западині, які здатні формувати в зонах розламів флюїдопровідні канали, не виключається варіант постійного глибинного підживлення мінеральних вод України, концентрація яких зменшується за рахунок поглинання метеорних вод [22].

Якщо для океанів річковий стік не грає істотної ролі, то для внутрішніх морів, таких як Азовське і Чорне море, річковий стік може відігравати помітну роль. Необхідно відзначити, що усередині Середньоземноморського басейну розподіл припливу і відтоку через протоки носить досить складний характер. Наприклад, проведене в 1950 - 1970 р. вивчення водообміну через Керченську протоку, показало, що приплив і відтік з Азовського моря в Чорне значно змінюється від сезону до сезону і щорічно. Установлено, що за останні 40 - 50 років стік з Чернова моря в Середземному морі помітно скоротився, що зв'язано з підвищенням водовідбору з Дону і Кубані. У 1978 р. з 43 км3 прісної води, що надходила за рік в Азовське море, на зрошення забиралося не більш 11 км3, а до 1985 року на ці мети уже витрачалося не менш 15 км3.

Як відомо при підвищенні мінералізації води розчинність газу падає. Так, при 0°С розчинність кисню в 1 л води з мінералізацією менш 1 г/л складає 49 мл, а при мінералізації 30 г/л - тільки 15 мл, тобто майже в три рази менше. І навпаки - підвищення тиску спричиняє збільшення розчинності газів. Наприклад, при тиску в 1 л води розчиняється вуглекислого газу 16,3 л, а при 53 атм. -26,9 л. Якщо солоність Чорного моря в зв'язку з недостатнім надходженням прісної води підвищиться, при збереженому застійному режимі зони сірководневого забруднення підтримуваного надходженням мантійних вод, то розчинність вуглекислого газу зменшиться. Це послужить причиною різкого зменшення популяції фітопланктону і, відповідно, значного зниження уловів риби. Ситуація ще більш збільшиться якщо відбудеться руйнування Чорноморських газогідратів.

Річковий стік за рік є основним показником повноводості ріки. Сама повноводна ріка світу це Амазонка, стік якої складає 6903 км. Для порівняння річний стік ріки Янцзи, 1080 км, Єнісею 624 км?, Волги 251 км. В останні десятиліття спостерігається ріст кількості опадів у середніх і високих широтах. Це приводить до збільшення річного стоку рік. Спостерігається зсув піка весняного повіддя на більш ранні терміни, що пов'язано зі збільшенням частки дощів у загальній кількості опадів холодного періоду року. Багаторічні коливання стоку зв'язані з географічними процесами, обумовленими циклічним характером сонячної активності і зв'язаної з нею загальною циркуляцією атмосфери і зволоження території. Вплив сонячної активності на атмосферу виявляється, насамперед, у зміні циркуляції повітряних мас, що і впливає на погоду і клімат. Навіть просте зіставлення річного стоку рік у Середній Азії і Сибіру із сонячною активністю показало, що між ними спостерігається явно виражена залежність.

Гіпотеза про циклічні зміни клімату, тобто чергуванні прохолодних-вологих і тепло-сухих періодів за інтервал 35-45 років, висунута ще наприкінці XІ в. росіянами вченими Е.А.Брикнером [29] і А.І.Воейковим [7]. У наслідку ці наукові положення були розвиті А.В.Шнітниковим [28] і оформлені у виді теорії про внутрішньовікову і багатовікову мінливість клімату Північної півкулі. По А.В.Шнитникову [7] тривалість окремих внутрішньовікових "брикнеровських" кліматичних циклів коливається від 20-30 до 45-47 років, на тлі яких розвиваються цикли тривалістю в 7-11 років. Установлено, що в зв'язку з перерозподілом повітряних мас росту (підвищенню) атмосферного в одній частині Земної кулі завжди відповідає падіння (спад) тиску в іншій зоні Земної кулі, оскільки сумарна маса всієї атмосфери Землі є величиною приблизно постійної [28].

При обґрунтуванні багатовікової мінливості клімату А.В.Шнітниковим показано, що з моменту закінчення льодовикового періоду почався період потеплення названий "голоцен", і наступні 12 тис. років загальна зволоженість материків Північної півкулі змінювалися циклічно, з інтервалом 1500-2100 років. Усього за голоцен виділено 6 макрокліматичних циклів, у кожнім з яких прохолодна-волога епоха займала 300-500 років і змінюючись тепло-сухою епохою тривалістю 600-800 років. За даними про гальмування штучних супутників в атмосфері Землі встановлено, що з ростом сонячної активності збільшується щільність атмосферного газу у верхній атмосфері, тобто іоносфера розігрівається й активніше розсіюється в космічному просторі. Сучасний багатовіковий тренд потеплення особливо помітно проявився в 70-і роки XІ століття й у 30-і роки ХХ століття. Річковий стік і рівні наповнення безстічних водойм як похідні клімату, змінюються також у циклічному режимі. Реконструйована картина внутрішньовікової мінливості гідрологічного режиму ряду водойм Північної Євразії [16], ілюструє розвиток з кінця XІ сторіччя повних двох "брикнеровських" циклів клімату і початок третього.

Малюнок 2.1.1. Встановлена закономірність чергування тепло-сухих і прохолодо-вологих кліматів (кліматичні циклі)

Перший цикл охопив час 1899-1940 роки, склавши 40 років. Він проявився регресією водойм у 1899-1909 р., за якої в 1910-1929 р. пішло високе обводнювання, що перемінилося тепло-сухим періодом 1930-1940 р. Останній яскраво виражений тепло-сухий період по силі прояву був розцінений як віковий.

Другий цикл розвивався в інтервалі 1941-1972 р., склавши 32 року. Ознаменувався він прохолодною-вологою фазою 1941-1950 р., потім - перехідним по зволоженню періодом 1952-1959 р., за яким пішли найбільш посушливі 1960-1968р. Після цього наступила короткочасна, але могутня фаза підвищеної зволоженості, що охопила в 1969-1970 р.

Третій цикл почався з тепло-сухої фази 1973-1979 рр. C 1979-1980р. почався розвиток вікової прохолодної-вологої фази, що продовжується дотепер і приблизно закінчиться в 2005-2007 р. Орієнтована тривалість циклу - 30-34 року. Прохолодна-волога фаза по силі прояву розцінюється як вікова. Її розвиток яскравий ілюструє рівень Каспію, що за останні 20 років підвищився на 2,3 м. За цей же час річний стік Волги зріс до 307 куб. км, у порівнянні з 200 куб. км у сухі 60-і - 70-і рр. Це максимально відома величина стоку Волги в ХХ в. Одночасно істотно наповнилися озера степової і лісостепової зон. Повені останніх років на Лені, Кубані, ряді рік Західної Європи, а також зимової погодної аномалії в Північній Америці і багатьох інших країнах світу - також яскраве підтвердження прояву сучасної вікової прохолодної-вологої фази клімату [30].

У зв'язку з тим, що цикл кругообігу води є незамкнутим (водень і кисень розсіюються в іоносфері) процес садки солей у глибинах океану повинний бути стабільним у масштабі історичного часу. Якщо порушиться режим плинів типу Гольфстрім і почнуть прогріватися глибини океану, то можуть почати розчинятися донні відкладення солей і процес прийме необоротний характер.

2.2 Результати спостережень за кліматичними та гідрологічними умовами зони водозбору річки Дніпр

Офіційно опубліковані дані свідчать про те, що за період 1880-2000 р. підвищення середньої річної температури повітря склало близько 1 градуса Цельсію Особливо помітне підвищення температури відбулося в останні 25-30 років.

Особливістю гідрологічного режиму водного басейну Дніпра, припливом якого є і Десна, є значний обсяг весняного повіддя, на частку якого приходиться більш половини річного стоку ріки.

У зв'язку з цим важливим питанням є зміна висоти сніжного покриву, а також запасів води в снігу, оскільки це зв'язано з проблемами паводків і повеней на досить великій території. До речі міжнародні спостереження підтверджуються і метеостаціями як України так і Білорусії.

В даний час спостерігаються тенденції зменшення обсягу повіддя, а також максимальних витрат води. Одночасно з цим відбувається збільшення стоку протягом зимової і літньої межені.

Повітряні маси, що приходять із заходу (з Північної Атлантики і Середземного моря через Європу), приносять у район півночі України опади, у результаті яких водоносність Десни і Дніпра збільшується. Але якщо холодні вітри з Білорусії блокують приплив вологих західних повітряних мас, кількість дощів зменшується, і водність Десни падає.

Ріст середньорічної температури є доведеним фактом. На мал. 2.2.1. показано середньорічні значення температури для Північної півкулі Європи за період з 1860 по 2008 роки, де зазначена залежність чітко проглядається.

Малюнок 2.2.1. Середньорічні значення температури Північної півкулі для Західної і Східної Європи.

Необхідно відзначити, що басейн ріки Дніпро охоплює величезну територію зі значним промисловим потенціалом для якої як паводки, так і недолік води явище катастрофічне. Усе це вимагає скоординованої роботи системи метеорологічних станцій України, Росії і Білорусі, розміщення яких показане на мал. 2.2.2. Обмін і спільний аналіз метеорологічної інформації ця неодмінна умова в підвищенні надійності прогнозів. На мал. 2.2.3. показано спільну інтерпретацію багаторічних спостережень, що також підтверджують уже відому світову тенденцію росту середньорічної температури [9].

На мал. 2.2.4. показано наскільки активно знижується в часі товщина сніжного покриву по Чернігівській області, що не тільки веде до скорочення лижного сезону, але і не забезпечує харчування вологою заливних лугів і вкрай необхідних для України боліт.

За даними Відділення гідроакустики МГИ НАН України, м. Одеса, по проблемі кліматичної мінливості витрат рік Дунаю і Дніпра в XX сторіччі відзначено, що за період 1851-2000 роки кліматична норма витрати води склала 50,5 км3/рік. Абсолютний максимум у річній величині витрати ріки Дніпро приходився на 1970 р. - 98 км3/рік, а абсолютний мінімум - 23 км3/рік на 1921 р. Та ж тенденція спостерігалася по стоці ріки Десна.

На малюнку 2.2.5. чітко проглядається тенденція нівелювання паводкових процесів, що погіршує очищення території заплав ріки Десна від антропогенного забруднення (агрохімія, радіонукліди, побутові відходи природокористування).

Однієї з можливих причин відзначених порушень у витратах рік і катаклізмів у погоді і кліматі останніх десятиліть можуть бути прояву глобального явища Ель-Ниньо [8]. Глобальні процеси впливають не тільки на обсяг річкового стоку Дніпра, але і на склад води в ріці. Це обумовлено антропогенним впливом на склад атмосферних опадів, що випадають на водозбірних територіях. Зокрема , мінералізація води в атмосферних опадах у даний час вище, ніж кілька десятиліть назад [15].

Розділ 3. Екологічний та гідрологічний стан р. Десна

У розділі 3 узагальнені результаті власних досліджень автора дипломного проекту, які розпочались зі збору інформації і завершились формуванням бази даних та її обробкою.

3.1 Аналіз характеру змін опадів по метеостанції Семенівна

У якості пункту спостережень була обрана метеостанції Семенівка, яка знаходиться приблизно у центрі водозбору річки Десна.

У таблиці 3.1.1. наведено показники опадів, а у таблиці 3.1.2. показники температури по метеостанції Семенівка.

Таблиця 3.1.1.

Сума опадів за місяцями по метеостанції Семенівка