Геоэкологическая оценка малых водоемов города Новосибирска
ВВЕДЕНИЕ ………………………………………………………………………………………………………. 3
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИХ, КЛИМАТИЧЕСКИХ И
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ОСОБЕННОСТЕЙ РАЙОНА РАСПОЛОЖЕНИЯ
ИССЛЕДУЕМЫХ ВОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ……………………………………………………….. 10
ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ……………………………………. 17
2.1 Объекты исследования ………………………………………………………………………………. 17
2.2 Методы исследования ………………………………………………………………………………… 20
2.3 Методика математической обработки результатов исследований ……………….. 27
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ НАТУРНЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
……………………………………………………………………………………………………………………….. 34
3.1 Классификация исследуемых водных объектов ………………………………………….. 34
3.2 Критерии оценки антропогенного воздействия на водоем …………………………… 42
3.3 Распределение малых водоемов по территории города Новосибирска ………… 45
3.4 Гидроэкологическая характеристика малых водоемов города Новосибирска . 49
3.5 Исследование качественного и количественного состава загрязняющих
веществ в воде малых водоемов города Новосибирска …………………………………….. 99
3.5.1 Количественная оценка динамики загрязнения вод малых водоемов ………. 100
3.5.2 Комплексная оценка загрязнения вод малых водоемов …………………………… 131
3.5.3 Территориальное распространение загрязняющих веществ в водах малых
водоемов по территории города Новосибирска ………………………………………………. 138
3.6 Кластеризация малых водоемов города Новосибирска ……………………………… 141
3.6.1 Кластерный анализ водоемов по морфометрическим показателям …………. 141
3.6.2 Кластерный анализ водоемов по гидрохимическим показателям ……………. 143
3.7 Исследование состояния снежного покрова водосборных площадей малых
водоемов города Новосибирска ……………………………………………………………………… 145
ГЛАВА 4. РЕКОМЕНДАЦИИ ПО УЛУЧШЕНИЮ СОСТОЯНИЯ МАЛЫХ
ВОДОЕМОВ ГОРОДА НОВОСИБИРСКА…………………………………………………….. 150
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………………….. 155
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ……………………………………………….. 158
ПРИЛОЖЕНИЯ …………………………………………………………………………………………….. 174
ПРИЛОЖЕНИЕ А …………………………………………………………………………………………. 175
ПРИЛОЖЕНИЕ В …………………………………………………………………………………………. 227
Во введении обоснована актуальность работы, ее цель, основные
задачи, представлены научная и практическая значимость исследований.
Глава 1. Анализ физико-географических, климатических и
экологических особенностей района расположения исследуемых водных
объектов
В главе приведена краткая экологическая, климатическая и физико-
географическая характеристика города Новосибирска с указанием основных
природных и антропогенных факторов, влияющих на состояние исследуемых
водных объектов.
К природным факторам можно отнести: климатические особенности
территории, обуславливающие устойчивую вертикальную стратификацию
температуры воздуха, которая приводит к большему накоплению примесей в
приземном слое за счет образования приземных температурных инверсий
(Моргунов, 2005; Лучицкая, 2014 и др.); расположение города на высоких
террасах на месте вырубленных лесов отражается на локальной
экологической обстановке и приводит к накоплению тяжелых металлов в
почвенном покрове и водных объектах; характерными поллютантами в воде
поверхностных водоемов города являются соединения меди, железа,
марганца (Обзор состояния окружающей среды Новосибирской области,
2015).
К антропогенным факторам, в первую очередь, относится загрязнение
атмосферы г. Новосибирска стационарными и передвижными источниками.
Уровень загрязнения атмосферы по комплексному индексу характеризуется
как высокий (Сысо, Сидорова 2005).
Особенностисостояниякомпонентовокружающейсреды
г. Новосибирска и Новосибирской области отражены в работах: А.Г.
Поползина (1968); С.Д. Кошинского (1979); М.В. Кравцова (1996); В.Б.
Ильина (2001); Р.С. Чалова (2001); М.И. Герасимовой (2003); А.И. Сысо и др.
(2005); В.А. Павленко (2006); А.Л. Мугаго (2008); В.М. Савкина (2005); Л.П.
Чернобай (2013). Однако, исследования малых замкнутых водоемов,
расположенных в черте г. Новосибирска, ранее не проводилось и сведения о
них практически отсутствуют.
Водоемы на урбанизированных территориях представляют большой
научный интерес, при этом исследователей волнуют вопросы
функционирования водных экосистем в условиях постоянно возрастающего
антропогенного воздействия, а также особенности их трансформации и
реставрации, что подтверждается большим количеством публикаций по
изучению водоемов и водотоков крупных городов Российской Федерации и
других государств таких исследователей, как: С. Herdendorf (1982); Д.В.
Севастьянов (1993); L. Hakanson (2001); И.Н Демидов (2006); Ю.В. Голунков
(2007); В.А. Власов (2008); Д.А. Субетто (2009); М. А. Каширо (2010); Е.В.
Лебедева (2010); М.С. Потахин (2011); Н.Л. Ряполова (2014, 2015) и др.
Результаты исследований водоемов на территории Новосибирской области
отражены в работах: научного коллектива ИВЭП СО РАН (20042007); И.В.
Морузи, Е.В. Пищенко, П.В. Белоусова, С.В. Севастеева (2008);
В.А.Румянцева, В.Г. Драбковой (2017); С.А. Рылова (2018); Л.Н. Калюжиной,
П.В. Гагуевой (2019).
Глава 2. Объекты и методы исследования
Диссертационное исследование проводилось в 2011-2018 гг., его
объектами явились малые водоемы (Рисунок 3), расположенные на
территории города Новосибирска. Для каждого водоема были определены
наименование, местоположение, наличие и состояние путей подъезда,
морфометрические характеристики, характеристика береговой линии, типы
донных грунтов и мощность илистых отложений, наличие притоков, истоков,
прилегающих болот, ключей, описание характера антропогенного
воздействия на прибрежную зону на расстоянии 100 м от береговой линии.
Для определения степени антропогенного воздействия проведен анализ
компонентного состава воды и разработан ряд критериев визуальной оценки,
что позволило выделить четыре группы водоемов по данному признаку. По
результатам исследований для водных объектов была разработана единая
форма паспорта (Таблица 1), составлены профили глубин (Рисунок 1) и
картосхемы с изобатами (Рисунок 2), согласно Водному кодексу РФ
определена водоохранная зона (50 м).
В период с 2011 по 2018 гг. проводились гидрохимические исследования
16 водоемов, имеющих высокую социальную значимость для города, по
следующим 27 показателям качества воды: рН, сухой остаток, БПК5, ХПК,
растворенный кислород, нефтепродукты, фосфат-ион, аммоний-ион, нитрит-
ион, нитрат-ион, хлорид-ион, сульфат-ион, фторид-ион, фенольный индекс,
СПАВ, взвешенные вещества, свинец, кадмий, хром, никель, медь, железо,
марганец, цинк, алюминий, олово и мышьяк. В 2015-2018 г. дополнительно
проводился отбор проб снежного покрова на водосборной площади семи
малых водоемов. В пробах талой снеговой воды определялись 12
показателей: рН, нефтепродукты, взвешенные вещества, металлы (медь,
алюминий, хром, цинк, свинец, кадмий, никель, марганец, железо). В общей
сложности за весь хронологический период исследований (2011–2018 гг.)
было отобрано 765 проб воды и 28 проб снега с последующим определением
в них соответственно 27 и 12 гидрохимических показателей.
Для определения морфометрических параметров объекта использовали:
прибор спутниковой навигации GPS «Trimble R3»; эхолот однолучевой
«Garmin», лот ручной гидрографический; дальномер лазерный «Leica Disto
Special» с отражателем; лодка надувная весельная «Корсар»; лодка надувная
«Фрегат» с подвесным мотором «Ветерок-8».
На каждом водоеме гидрохимические исследования проводили в трех
створах, по возможности равномерно распределенных по акватории. Пробы
снега на водосборной площади водоемов отбирали из шурфов, вскрывающих
всю толщу снегового покрова. Пробы воды и талого снега анализировали в
аккредитованнойлабораторииНовосибирскойгосударственной
специализированной инспекции аналитического контроля Новосибирского
комитета охраны окружающей среды.
Таблица 1 – Паспорт водного объекта на примере водоема № 58
1 Наименование
Карьер обводненный (озеро «Верховое»)
2 Местоположение
Центральный район. Пересечение улиц Селезнева и Романова.
Координаты объекта: 82,947801 55,036339. Высота – 128 м, БС
3 Наличие и состояние путей подъезда
Подъезд по грунтовой дороге, состояние удовлетворительное.
4 Морфометрические характеристики
Длина, м – 214; Максимальная ширина, м – 138; Площадь зеркала, тыс.
м 2 – 23,69; Объем воды, тыс. м3 – 143,97; Средняя глубина, м – 6,08;
Максимальная глубина, м – 11,5; Длина береговой линии, м – 592;
Площадь береговой полосы, м2 – 12467
5 Характеристика береговой линии
Южный и восточный склоны пологие, северный и западный крутые,
обрывистые. С северной, северо-западной и восточной стороны
заросли ивняка.
6 Типы донных грунтов и мощность илистых отложений
Глинистый с примесью песка, илистые отложения средней мощности,
имеются гниющие растительные остатки
7 Наличие притоков, истоков, прилегающих болот, ключей
Притоки и истоки отсутствуют, прилегающих болот и ключей нет.
8 Характер антропогенного воздействия на прибрежную зону (на
расстоянии 100 м от береговой линии)
Антропогенное воздействие на прибрежную зону высокой
интенсивности. На расстоянии 50 м начинается застройка частными
одноэтажными домами. В 100 м пролегает автомагистраль (ул.
Ипподромская). По берегам водоема отвалы грунта, бытового и
строительного мусора. В 30 м – строительной техники, грузовых
автомобилей.
9 Рекомендации по охране и рациональному хозяйственному
использованию
Рекомендуется периодическая очистка береговой линии от бытового и
строительного мусора. В дальнейшем возможно использование в
качестве рекреационного объекта.
10 Сведения о гидрологическом режиме (источники питания)
Грунтовые воды, снеговое и дождевое питание
11 Картосхема объекта
Прилагается
Рисунок 1 – Профиль глубин по максимальной длине
на примере водоема №39
Рисунок 2 – Картосхема водоема № 40Рисунок 3 Схема расположения водоемов
Глава 3. Результаты натурных и лабораторных исследований
В ходе исследований были сформированы классификации, с помощью
которых городские водоемы были ранжированы по расположению, видам
хозяйственного использования, объему воды, средней глубине, степени
антропогенной нагрузки и состоянию путей подъезда.
Малые водоемы исследуемой территории можно разделить на три
группы: природного происхождения, к которым относятся естественные
озера (шесть водоемов, пять из которых расположены в пойме реки Обь);
искусственного происхождения (31 водоем может быть отнесен к прудам, 16
– к обводненным карьерам); смешанного происхождения (два водоема).
По видам использования: 14 водоемов могут быть использованы как
эстетические и инфраструктурные городские объекты; 20 водоемов в
качестве источника воды для орошения садовых участков и в качестве
пожарных водоемов; 21 водоем – зоны для рекреации и любительского
рыболовства.
По объему воды: 33 водоема имеют объем до 10 тыс. м3; 13 водоемов –
от 10 до 100 тыс. м3; 9 – свыше 100 тыс. м3. Средняя глубина 26 водоемов не
превышает 1 м; 19 водоемов – от 1 до 2 м; 4 водоемов – от 2 до 3 м; 6 водных
объектов имеют среднюю глубину более 3 м.
Антропогенное воздействие на 8 водоемов оценивается как очень
интенсивное, 24 водоема испытывают среднюю антропогенную нагрузку, 19
– низкую, для 4 она практически отсутствует. Только 4 водоема имеют пути
подъезда в отличном состоянии 16 – в хорошем, 9 – в неудовлетворительном.
Состояние дорог, ведущих к большинству водоемов, можно оценить как
удовлетворительное.
По месту расположения (районам города) малые водоемы распределены
следующим образом: Дзержинский район – 12, Заельцовский район – 4,
Калининский район – 4, Кировский район – 6, Ленинский район – 3,
Октябрьский район – 8, Первомайский район – 14, Советский район – 3,
Центральный район – 1, в Железнодорожном районе водоемы отсутствуют.
Результаты исследований компонентного состава вод показали
существенное загрязнение изучаемых водоемов широким спектром
компонентов, таких как: органические соединения, определяемые по
величине биохимического потребления кислорода (БПК5) и химического
потребления кислорода (ХПК), нефтепродукты, азот аммонийный, нитриты,
фториды, фенольный индекс, никель, медь, железо, марганец, цинк,
алюминий. Концентрации этих показателей в большинстве водных объектов
многократно превышают ПДКр/х. Для комплексной оценки состояния
исследуемых водных объектов были использованы: коэффициент
комплексности загрязненности воды (ККЗВ), удельный комбинаторный
индекс загрязнённости воды (УКИЗВ), комплексный показатель загрязнения
(КПЗ) (Таблица 2).
Таблица 2 – Характеристика качества воды исследуемых водных объектов за 2018 год
СуммаХарактеристика
ЗначениеЗначениеКлассЧисло Поллютанты с наибольшим оценочным
№оценочныхсостояния
ККЗВ, %УКИЗВ”разряд”КПЗбаллом по КПЗ
балловзагрязненности воды
223,8815,385,974 “а”грязная0-
341,1723,086,864 “б”грязная0-
564,0634,627,124 “в”очень грязная2аммоний, медь
718,117,699,064 “г”очень грязная1медь
2056,9823,089,505экстремально грязная4аммоний, медь, марганец, цинк
аммоний, фториды, медь, марганец,
2276,5530,779,575экстремально грязная5
цинк
23103,4446,158,625экстремально грязная4нефтепродукты, аммоний, фенол, медь
нефтепродукты, аммоний, фториды,
24132,2150,0010,175экстремально грязная8медь, железо, марганец, цинк,
алюминий
2867,7630,778,475экстремально грязная4аммоний, фториды, медь, марганец
2974,8834,628,325экстремально грязная4аммоний, фториды, медь, марганец
3394,0842,318,555экстремально грязная4аммоний, медь, марганец, алюминий
3924,4611,548,154 “в”очень грязная1цинк
аммоний, фториды, медь, марганец,
44101,2342,319,205экстремально грязная6
цинк, алюминий
5588,6042,318,055экстремально грязная3аммоний, фторид, марганец
5884,5738,468,465экстремально грязная5аммоний, фториды, фенол, медь, цинк
нефтепродукты, аммоний, фторид,
Спартак97,0538,469,715экстремально грязная6
медь, марганец, цинк
Балльная оценка загрязнения по КПЗ показала, что наибольшее
распространение и оценочные баллы имеют: медь (11,67), марганец (13,9),
аммоний (11,1), фториды (10,6) и цинк (10,8). Поэтому именно эти вещества
определяют общий уровень загрязненности воды. Значения ККЗВ за период
исследований варьировали в пределах от 3,85% до 50,00%, что указывает на
поликомпонентность загрязнения, при этом максимальное значение
показателя в 2011 году составляло 34,62%, тогда как в 2018 году оно
возросло до 50,00%. Оценка поверхностных вод водоемов по УКИЗВ
подтвердила, что на протяжении рассмотренного временного периода
происходит увеличение степени деградации исследуемых водных объектов.
За период с 2011 по 2018 г. отмечен переход водоемов из 4 класса
загрязненности разрядов “а”, “б” (грязные) в 5 класс (экстремально грязные)
или разряд “г” 4 класса (очень грязные). Значительный вклад в общий
уровень загрязнения, помимо указанных выше веществ, вносят,
нефтепродукты, фенолы, алюминий, железо и никель. В 2018 году в семи
водоемах отмечено превышение ПДКр/х по 10-13 веществам, в шести по 6-
9 веществам и только три водоема имеют превышения нормативов по 2-4
веществам. Следует отметить, что во всех исследуемых водных объектах
зафиксировано многократное превышение ПДК по меди и марганцу.
Концентрации железа и цинка находятся в пределах нормы только в одном
водном объекте.
Для оценки распространения приоритетных загрязняющих веществ в
водоемах по территории города и определения возможных источников их
загрязнения, в программе MapInfo 7.8 SCP по среднемноголетним значениям
составлены картосхемы (Рисунок 4), на которых соответствующими цветами
отражено изменение диапазонов кратностей превышения ПДКр/х
компонентов от водоема к водоему.
Рисунок 4 – Картосхема распространения никеля в различных точках отбора
проб
Концентрация показателей качества воды от водоема к водоему
варьирует в широком диапазоне значений. Было показано, что распределение
загрязняющих веществ в воде водоемов по территории города отражает
прямую их зависимость от антропогенных факторов, присущих
урбанизированной территории, а именно ухудшение качества воды в
водоемах по направлению к центру города и к реке Обь.
Для выявления закономерностей распространения загрязняющих
веществ в воде водоемов по территории города методом полной связи с
построением дендрограммы выполнен кластерный анализ для определения
наиболее оптимального количества групп водных объектов по
морфометрическим (Рисунок 5) и гидрохимическим (Рисунок 6) показателям.
В качестве меры дистанции между объектами использовано Эвклидово
расстояние, а кластерный анализ проведен по наборам морфометрических и
гидрохимическихпоказателей,которыепредварительнобыли
стандартизированы в Excel путём нормализации.
На рисунке 5 представлена визуализация результатов кластерного
анализа по набору морфометрических показателей, описывающих водоёмы (7
переменных): длина, ширина, длина береговой линии, максимальная и
средняя глубина, площадь зеркала. В результате статистического анализа
(метод кластеризации по набору выбранных морфометрических параметров)
выявлено, что все исследуемые водные объекты могут быть объединены в 3
группы кластеров.
Рисунок 5 – Дендрограмма распределения малых водоемов г. Новосибирска
по морфометрическим показателям
По набору 26 гидрохимических показателей (рН, сухой остаток, БПК5,
ХПК, растворенный кислород, нефтепродукты, фосфат-ион, аммоний-ион,
нитрит-ион, нитрат-ион, хлорид-ион, сульфат-ион, фторид-ион, фенольный
индекс, СПАВ, свинец, кадмий, хром, никель, медь, железо, марганец, цинк,
алюминий, мышьяк и олово) выделено 3 кластера малых водоёмов (Рисунок
6), которые указывают на типологическую дифференциацию водоёмов по их
происхождению. В первую группу (I кластер) попали два объекта,
относящихся согласно представленной классификации к обводненным
карьерам, как и водные объекты, попавшие в кластер II (за исключением оз.
Спартак), однако в водоемах первого кластера отмечено экстремально
высокое содержание нефтепродуктов, что объясняет подобное объединение.
В кластер III (за исключением водоема № 20) объединились водные объекты,
представляющие собой пруды. Объекты кластера III выделяются значительно
меньшим содержанием большинства поллютантов, в том числе железа и
марганца, что с большой вероятностью указывает на разные типы питания
водных объектов.
В целом, кластерный анализ, проведённый по гидрохимическим
параметрам, указывает на зависимость состава воды от происхождения
водоема, что позволяет выявить некоторые особенности качества вод, при
этом результаты анализа указывают на отсутствие территориальной
дифференциации водоёмов. Водоемы кластера I расположены в
левобережной части города на территории Кировского района, водоемы
кластера II разбросаны по шести районам города, как и объекты, вошедшие в
кластер III. Такая тенденция свидетельствует об отсутствии крупных
точечных стационарных источников загрязнения и подтверждает наличие
диффузного загрязнения.
Рисунок 6 – Дендрограмма распределения малых водоемов г. Новосибирска
по гидрохимическим показателям
По результатам анализа снежного покрова водосборных площадей
водоемов определены величины суммарного показателя загрязнения снега
тяжелыми металлами (Zс), значения которого по результатам расчета
колеблются от 16,9 до 38, при этом в пяти водоемах не превышают 32, что
соответствует уровню «незагрязненный». Загрязнение снежного покрова
двух водоемов по показателю Zс соответствует среднему уровню. В
изменении значений Zс наблюдается повышение показателей к центральной
части города и реке Обь в Октябрьском, Центральном, Кировском и
Дзержинском районах города, причем в последних двух достигает
наибольших значений (Рисунок 7).
Рисунок 7 Картосхема изменения значений Zс в снежном покрове малых
водоемов г. Новосибирска
Такимобразом,загрязнениеснежногопокроваповсем
рассматриваемым показателям можно оценить как невысокое. Однако на
водосборной площади исследуемых водных объектов наблюдаются
превышения по сравнению с фоновыми значениями таких показателей, как:
взвешенные вещества, медь, алюминий, цинк, марганец и железо. Например,
содержание железа во всех пробах превышает фон более чем в 7 раз,
алюминия – в 8 раз. Известно, что аккумулированные в снеге поллютанты
способны мигрировать с талыми водами в водоемы. Сравнение снеговых и
озерных вод показало, что концентрации многих загрязняющих веществ в
снежном покрове в несколько раз превышают их концентрации в воде. Так
концентрация меди и хрома в снежном покрове в среднем в 2 раза, свинца – в
6 раз, железа – в 9 раз, кадмия – в 14 раз, а алюминия – в 18 раз выше, чем в
воде. Такая тенденция говорит о загрязнении водных объектов данными
металлами при поступлении их с водосборных площадей с талыми водами.
Поступившие в водоем металлы в дальнейшем накапливаются в донных
отложениях вследствие их соосаждения в составе взвешенных веществ, а
также – в живых организмах в результате биоаккумуляции. Концентрации
никеля, марганца и нефтепродуктов в снежном покрове, напротив, оказались
значительно ниже, чем в водах водоемов. В случае марганца такая
закономерность, вероятно, обусловлена его повышенным содержанием в
грунтовых водах.
Глава. 4 Рекомендации по улучшению состояния малых водоемов
города Новосибирска
Исследования и анализ загрязнения малых водоемов г. Новосибирска
подтверждают, что важным условием поддержания их состояния является
грамотная эксплуатация, при осуществлении которой необходима программа
рационального использования и охраны малых водоемов. Полученные в
ходе проведенных исследований результаты дают возможность оценить
состояние исследуемых водных объектов и его динамику за период с 2011 по
2018 гг. Однако для контроля и разработки мер по поддержанию состояния
городских водоемов необходимы долгосрочные и систематические
наблюдения.
Первым пунктом программы рационального использования и охраны
малых водоемов является включение их в перечень объектов режимных
наблюдений и разработка схемы их мониторинга, которая обеспечит
получение как отдельной, так и осредненной во времени и по территории
информации о состоянии данных водных объектов. Для выполнения этой
задачи на каждом водоеме необходимо организовать пункт наблюдения.
Учитывая небольшие размеры данных водных объектов и отсутствие
организованного сброса сточных вод, наблюдения можно проводить по
водоему в целом с установкой трех створов, по возможности, равномерно
распределенных по акватории, при этом в каждом створе может быть
установлена одна вертикаль. Количество горизонтов на вертикали должно
определяться в зависимости от глубины водоема в месте измерения (РД
52.24.3092016). Время отбора проб: летом до начала дождей; зимой при
наиболее низких уровнях во время ледостава. На водоемах должна
осуществляться программа контроля, которая включает в себя наблюдения за
гидрологическими,гидрохимическимиигидробиологическими
показателями. При планировании режимных наблюдений необходимо
определить приоритетные для каждого водоема загрязняющие вещества.
Важно выявлять наиболее значимые проблемы (засоление, загрязнение,
эвтрофирование) водоемов путем анализа происходящих изменений и
отклонений от естественных процессов.
Вторым пунктом программы рационального использования и охраны
малых водоемов является разработка комплекса технологических и
конструктивныхмероприятийпоиндивидуальнойочисткеи
благоустройству:
по очистке акватории, удалению мусора и загрязненных донных
отложений, выявлению источников загрязнения и их исключению, созданию
схемы снегоудаления и ликвидации снегоотвалов;
по реконструкции водных объектов на территориях жилой застройки,
которая зависит от градостроительной ситуации, функционального
назначения водоема, от его происхождения и способов питания и включает
при необходимости планирование ложа водоема, выполаживание береговых
надводных откосов, берегоукрепление, организацию водосбросной системы и
подпиточного водопровода, и т.д. После проведения работ по
восстановлению водоемов необходимо также периодически осуществлять
мелиоративные мероприятия, препятствующие испарению, высыханию,
фильтрации и заиливанию;
по благоустройству прибрежных зон, необходимых для улучшения
инфраструктуры городской среды, создание эстетически привлекательных
городских ландшафтов, комфортных и экологически безопасных условий
проживания.
Третьим пунктом программы рационального использования и охраны
малых водоемов является осуществление контроля над поддержанием
санитарного состояния прибрежной зоны водных объектов и недопущение
несанкционированного проезда автотранспорта и строительной техники,
загрязнения и захламления водоохранных зон и водных объектов.
Реализация данной программы будет способствовать улучшению
санитарного, экологического, гигиенического и эстетического состояния
городской среды. Однако не следует забывать тот факт, что в настоящее
время полностью исключить антропогенное воздействие на водные объекты
в пределах урбанизированной территории не представляется возможным, так
как город является единым искусственным образованием (системой) и одной
только регуляции воздействия на отдельные его элементы недостаточно для
улучшения всей системы в целом. В данном случае необходим комплексный
подход к улучшению состояния городской среды, в реализации которого
необходимо использовать механизмы государственного регулирования. В
настоящее время такой подход (государственное регулирование в сочетании
с реализацией мероприятий и рекомендаций, обоснованных нами в ходе
выполнения данного научного исследования) используется при составлении
планов социально-экономического развития районов города Новосибирска.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. Систематизация изучаемых объектов, основанная на специально
разработанной форме паспорта, позволила выполнить ранжирование малых
водоемов г. Новосибирска по морфометрическим параметрам и
географической привязке:
Средняя густота составляет 11 водоемов на 100 км2, при этом 87 %
водных объектов имеют искусственное происхождение.
Выявлено, что основная масса водоемов расположена в правобережной
части города (83 %). Из них: 20 % расположено в Дзержинском, 7 % в
Заельцовском, 7 % в Калининском, 15 % в Октябрьском, 26 % в
Первомайском, 6 % в Советском, 2 % в Центральном районах. В
левобережной части города 11 % водоемов расположены в Кировском, 6 %
в Ленинском районах.
Определено, что средний объем водоемов 112 тыс. м3, средняя глубина
1,6 м. Основную массу составляют водоемы с объемом менее 10 тыс. м3
(61 %); наиболее крупные водоемы расположены в Ленинском и Советском
районах, совокупный объем воды которых составляет 82 % от общего.
2. Разработанные критерии оценки степени антропогенного воздействия
позволили установить, что 59 % водных объектов, подвержены
антропогенной нагрузке высокой и средней интенсивности.
3. При исследовании химического состава воды водоемов было установлено
повышенное содержание в ней нефтепродуктов, аммония, фторидов,
алюминия, меди, марганца, железа и цинка с тенденцией роста, при этом
точечные источники загрязнения не были установлены, что указывает на
наличие диффузного загрязнения. Определено, что за последние 8 лет
произошло ухудшение состояния исследуемых водных объектов, по
значениям УКИЗВ отмечен переход водоемов из 4-го класса загрязненности
разрядов “а”, “б” (грязные) в 5-й класс (экстремально грязные) или разряд “г”
4-го класса (очень грязные).
4. Исследования химического состава снеговой воды водосборов семи
водоемов показали высокое содержание меди, алюминия и железа, что может
указывать на загрязнение водных объектов данными металлами при их
поступлении с водосборных площадей с талыми водами.
5. Наоснованиипроведенныхисследованийустановлено,что
территориальное распределение загрязняющих веществ в воде и снежном
покрове водоемов по территории города отражает прямую их зависимость от
антропогенных факторов, присущих урбанизированной территории, а именно
– ухудшение качества воды в водоемах по направлению к центру города и к
реке Обь.
6. Результаты кластерного анализа, проведённого по морфометрическим и
гидрохимическим параметрам, указывают на зависимость состава воды от
происхождения водоема, и в то же время – на отсутствие территориальной
дифференциации водоёмов, при этом стационарные источники загрязнения
не определены, что свидетельствует о наличии диффузного загрязнения.
7. По результатам исследования разработан перечень мероприятий по
организации системы мониторинга изученных объектов, по их
индивидуальной очистке, благоустройству и контролю их поддержания,
способствующих улучшению санитарного, экологического, гигиенического и
эстетического состояния малых водоемов в черте г. Новосибирска, а также
городской среды в целом.
Актуальность исследования. Воды являются важнейшим компонентом
природной среды, обеспечивающим экономическое, экологическое и социальное
благополучие населения, существование растительного и животного мира. В
настоящее время на территории Российской Федерации практически не осталось
водных объектов, не затронутых антропогенной деятельностью, под влиянием
которой качество воды в них перестает соответствовать нормативным
требованиям. Урбанизация создает определенные условия, оказывающие мощное
негативное воздействие на водные объекты, являющиеся приемниками
загрязняющих веществ, поступающих со сточными водами и поверхностным
стоком. Наиболее чувствительными к антропогенной нагрузке водными
объектами являются малые водоемы, так как процессы самоочищения в них
весьма ограничены в сравнении с более крупными водными объектами [66, 67,16,
180]. Малые водоемы на урбанизированных территориях нуждаются в
систематизации и классификации, так как могут иметь самое разнообразное
происхождение: естественное, искусственное, а также смешанное, такое, при
котором природный водоем в результате деятельности человека кардинально
изменяет свои морфометрические параметры, приобретает совсем иной, отличный
от первоначального, режим [140, 168, 169]. К сожалению, находясь на балансе
различных коммунальных служб (а зачастую, являясь бесхозяйными), городские
водоемы представляют собой наиболее уязвимый с точки зрения антропогенного
воздействия, элемент городского ландшафта. Отсутствие проточности водоемов в
условиях крупного города вызывает их обмеление, увеличение массы донных
отложений, мусора и интенсивное зарастание. Как правило, в крупном городе
требуют очистки десятки замкнутых водных объектов. Накапливание в водоемах
и прудах прошлогодних листьев, продуктов жизнедеятельности рыб и птиц,
свободной органики приводит к замедлению процессов самоочищения водоемов и
уменьшению содержания растворенного кислорода в воде, цветению воды,
пониженной прозрачности воды и как следствие – повышенной температуре,
образованию неприятных запахов, деградации экосистем [19, 21, 20].
На экологическое состояние водных объектов в значительной мере
оказывают влияние такие техногенные факторы как: сброс в водные системы
водоемов неочищенных или недостаточно очищенных сточных вод от
коммунальных и промышленных объектов через канализационные системы;
поступление загрязненных талых и дождевых вод с улиц, площадей и
промышленных площадок; бытовые и производственные свалки в пределах
водосборной площади, выбросы от промышленных предприятий и
автомобильного транспорта; рекреационная нагрузка в местах организованного и
неорганизованного отдыха населения. Сегодняшнее состояние большинства
городских водных объектов и их прибрежных зон не соответствует действующим
экологическим и градостроительным требованиям. Малые водоемы составляют
неотъемлемую часть территории больших и малых городов [23]. Они
вписываются в ландшафты Садового кольца в Москве (Патриаршие пруды) [140],
Санкт-Петербурга, где насчитывается более 150 замкнутых водоемов с площадью
зеркала свыше 0,1 га [34], а также таких городов, как Нью-Йорк (Централ-парк
водохранилище Жаклин Кеннеди Онассис) [176], Лондон (Гайд-Парк пруд
Серпентин) [168]. Берега водоемов, прилегающие к ним парки, скверы всегда
являлись популярными местами для отдыха, занятий спортом, элементами
Многолетние исследования малых водоемов города Новосибирска
впервые позволили: классифицировать водоемы по виду и размеру;
выполнить анализ распределения исследуемых объектов по территории
города; оценить экологическое состояние водоемов и их береговых полос, а
также установить степень их антропогенной нагруженности; определить
морфометрические параметры объектов; получить сведения о
гидрохимическом режиме малых водоемов, о его динамике и изменении по
территории города; разработать комплекс рекомендаций, предупреждающих
заиление, эвтрофикацию и загрязнение исследуемых водных объектов.
На основе исследований установлены следующие закономерности:
1. Систематизация изучаемых объектов, основанная на специально
разработанной форме паспорта, позволила выполнить ранжирование
малых водоемов г. Новосибирска по морфометрическим параметрам и
географической привязке:
Средняя густота составляет 11 водоемов на 100 км2, при этом 87 %
водных объектов имеют искусственное происхождение.
Выявлено, что основная масса водоемов расположена в правобережной
части города (83 %). Из них: 20 % расположено в Дзержинском, 7 % в
Заельцовском, 7 % в Калининском, 15 % в Октябрьском, 26 % в
Первомайском, 6 % в Советском, 2 % в Центральном районах. В
левобережной части города 11 % водоемов расположены в Кировском,
6 % в Ленинском районах.
Определено, что средний объем водоемов составляет 112 тыс. м3,
средняя глубина 1,6 м. Основную массу составляют водоемы с
объемом менее 10 тыс. м3 (61 %); наиболее крупные водоемы
расположены в Ленинском и Советском районах, совокупный объем
воды которых составляет 82 % от общего.
2. Разработанные критерии оценки степени антропогенного воздействия
позволили установить, что 59 % водных объектов, подвержены
антропогенной нагрузке высокой и средней интенсивности.
3. При исследовании химического состава воды водоемов было установлено
повышенное содержание в ней нефтепродуктов, аммония, фторидов,
алюминия, меди, марганца, железа и цинка с тенденцией роста, при этом
точечные источники загрязнения не были установлены, что указывает на
наличие диффузного загрязнения. Определено, что за последние 8 лет
произошло ухудшение состояния исследуемых водных объектов, по
значениям УКИЗВ отмечен переход водоемов из 4-го класса
загрязненности разрядов “а”, “б” (грязные) в 5-й класс (экстремально
грязные) или разряд “г” 4-го класса (очень грязные).
4. Исследования химического состава снеговой воды водосборов 7-ми
водоемов показали высокое содержание меди, алюминия и железа, что
может указывать на загрязнение водных объектов данными металлами при
их поступлении с водосборных площадей с талыми водами.
5. На основании проведенных исследований установлено, что
территориальное распределение загрязняющих веществ в воде и снежном
покрове водоемов по территории города отражает прямую их зависимость
от антропогенных факторов, присущих урбанизированной территории, а
именно – ухудшение качества воды в водоемах по направлению к центру
города и к реке Обь.
6. Результаты кластерного анализа, проведённого по морфометрическим и
гидрохимическим параметрам, указывает на зависимость состава воды от
происхождения водоема, и в то же время – на отсутствие территориальной
дифференциации водоёмов, при этом стационарные источники загрязнения
отсутствуют, что свидетельствует о наличии диффузного загрязнения.
7. По результатам исследования разработан перечень мероприятий по
организации системы мониторинга изученных объектов, по их
индивидуальной очистке, благоустройству и контролю за поддержанием
их состояния, способствующих улучшению санитарного, экологического,
гигиенического и эстетического состояния малых водоемов в черте
г. Новосибирска, а также городской среды в целом.
Публикации автора в научных журналах
Помогаем с подготовкой сопроводительных документов
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!