Автореферат магистрской работы Паладий И.П.
1. АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ
Цель работы: Разработать оптимальные пути сохранения аборигенной биоты реки Кальмиус, основанные на снижении антропогенной нагрузки на данную экосистему и сохранении видового разнообразия животного и растительного мира.
Основные задачи работы:
Изучение ретроспективного состояния реки Кальмиус.
Анализ современной экологической ситуации долины реки
На основе полученных результатов разработать пути сохранения аборигенной биоты.
Актуальность темы: Второй по значению рекой Донбасса является Кальмиус. Донецкий регион является крупным индустриальным центром с высокоразвитой горнодобывающей, металлургической и химической промышленностью. Интенсивное потребление и последующий сброс отработанных промышленных и шахтных вод существенно ухудшили сосотояние местных водотоков и бассейна реки Кальмиус в частности, как в количественном, так и в качественном отношении. С точки зрения хозяйственной деятельности человека река является одной из самых важных рек области. Из р.Кальмиус забирается вода для нужд промышленности и сельского хозяйства. Реки бассейна принимают более 60% сточных вод. В санитарном отношение качество воды характеризуется как полисапробное, то есть максимально загрязненное с отсутствием самоочищения. Вода р.Кальмиус на всем протяжении не соответствует требованиям стандарта на питеьевую воду, а большинство загрязнителей превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в несколько раз. Для Донецкой области бассейн реки Кальмиус играет большую роль, имеет важное экономическое, социальное, историчексое, народохозяйственное и рекреационное значение. И поэтому проблема охраны бассейна реки Кальмиус и рационального использования приобретает особенное региональное значение.
2. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ БАССЕЙНА РЕКИ КАЛЬМИУС
Река Кальмиус – площадь бассейна 5.070 км², длина 209 км. Она берет свое начало на южном склоне Донецкого Кряжа, возле г.Ясиноватой, течет на юг, а в центре г.Мариуполя впадает в Азовское море. К малым рекам Украины относят водотоки длиной до 250 км, к которым принадлежит р.Кальмиус. Малые реки играют огромную роль в экономике проживающего в их бассейнах населения. За последние десятилетия в результате интенсивной деятельности человека – зарегулирования стока, мелиоративными работами, загрязнением и тому подобное – малые реки испытали значительное негативное влияние. Это привело к их обмелению, притеснению их полезной флоры и фауны, ухудшения качества вод и др. Малые реки отличаются, прежде всего, степенью зависимости свойственных им биопроцессов от окружающего водосбора. Чем более могучая река, тем более отражаются на развитии ее гидробиологии процессы, которые происходят в ней самой. Другое явление наблюдаем на малых реках. Их гидрология, гидрохимия, состав биоценозов, процессы биопродуктивности и самоочистки, качество их вод зависят от состояния водосборной площади, от процессов, которые преобладают на суходоле в зонах их бассейнов. Значение этих процессов достаточно часто бывает важнее, чем климатические и погодные условия. Тяжело переоценить значение малых рек. Количество их немалое, и все изменения в их режиме обязательно отражаются на гидрологической цепи основной реки. Этим отличаются воды малых рек от других природных обновительных ресурсов, нерациональное использование которых оказывает в большинстве случаев локальное влияние. Около 90% водных ресурсов Украины и Донецкой области формируется именно за счет малых рек.
2.1 Общая характеристика бассейна реки Кальмиус
Река Кальмиус – средний годовой расход воды у п.Приморское 6,23 м³/сек, модуль стока 1,68 л/сек., ширина в средней части 15–25 м. Характер течения на всем протяжении разнообразен. В верховьях оно носит слабо выраженный горный характер, типично степной вид. В верхнем и среднем течении характер берегов гористый и безлесный, в нижнем – берега низкие с редкими деревьями, кое-где поросшие камышом.
В среднем течении в р.Кальмиус впадают два крупных притока: левобережный – р.Грузская (длина 47 км2, водосборная площадь 517 км²) и правобережный – р.Мокрая Волноваха (длина 63 км², водосборная площадь 909 км²). В нижнем течении в р.кальмиус впадает река Кальчик – правый приток (длина 88 км², водосборная площадь 1.263 км²)
Река Кальмиус и ряд ее притоков на всем протяжении зарегулированы плотинами, что вносит изменения в режим поверхностного и подземного стоков, влияет на экологическую обстановку по всему бассейну. На реке образованы следующие водохранилища. Верхнекальмиусское (емкость 14,8 млн. м³) – относится к полупромшленным водохранилищам. По состоянию площади водосбора это водохранилище относится к слабому по степени освоения в сельском хозяйстве. Состав воды относится к гидрокарбонатному, гидрокарбонатно-сульфатному, сульфатному классу группы натрия, реже кальция. Минерализация воды достигает величин 1,0–1,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Нижнекальмиусское (12 млн. м³) – относится к промышленным водохранилищам. По состоянию водосборной площади это водохранилище относится к 3-й группе по степени освоения в сельском хозяйстве – с наличием на значительной площади районов городских и заводских построек. Поверхностный сток в раойне застроек несет с собой большое количество взвешенных и биогенных веществ, нефтепродуктов и др. По сотаву вода сульфатная, сульфатно-хлоридная группы натрия. Минерализация воды колеблется от 1,5 до 2,5 г/л. Водохранилище можно использовать для рекреации. Старобешевское (44,0 млн. м³) – относится к водоемам охладителям гидроэлектростанций. Вода имеет минерализацию (среднегодовую) около 2 г/л и относится к сульфатному классу группы натрия. Основной приходной составляющей водного баланса водоема является сток рек Кальмиуса и Грузской, которые сильно загрязнены промышленными, хозяйственно-бытовыми и шахтными водами. Павлопольское (76 млн. м³) – относится к естественным водохранилищам с интенсивным сельскохозяйственным использованием. Вода имеет повышенную минерализацию и мутность, загрязнена биогенными веществами и ядохимикатами. По составу воды относится к гидрокарбонатному классу группы натрия. Пригодно для рекреации. На балке Широкой сооружена плотина и образовано Донецкое море (6,9 млн. м³). При чрезвычайно высокой зарегулированности стока сокращается водообмен, скорости течения в водохранилищах, особенно в прудах в десятки раз меньше, чем в реке, что приводит к образованию различных застойныхи антисанитарных зон. Кроме того, в прудах и водохранилищах нарушается режим паводков и река не в состоянии промыть не только их, но и свое русло, в результате чего заиляется и мелеет. В связи с этим, регулирование стока должно включать комплекс гидротехнических мероприятий.
Водный режим реки Кальмиус определяется особенностями половодья, его продолжительностью и долей участия талых вод в годовом стоке. на водотоках бассейна р.Кальмиус сток весеннего половодья составляет 60-70%. В средние и маловодные годы доля талых вод снижается до 40-50%. Наивысшие уровни дождевых паводков равны или несколько превышают максимальные уровни весеннего половодья и достигают 2,5-5,0 м.
В р.Кальмиус и ее притоках развиваеться сложный комплекс водяной и водяноболотной растительности и не менее разнообразной фауны. Организмы, которые живут в реке, приобрели ряд адаптаций (приспособлений). Вода, предоставляя все необходимое для их существования, в то же время существенно меняется под влиянием их жизнедеятельности. Основными экологическими группами организмов в водоемах являются планктон, нектон и бентос. Планктон – водоросли, которые образуют фитопланктон, и мелкие безхребетные, то есть зоопланктон, в котором обычно развиваются коловратки, веслоногие и рачки. В толще речных вод проживает еще одна группа организмов – нектон – рыбы, способные плыть против течения. Бентон – группа организмов, которые обитают на дне: как растительные формы (фитобентос), так и животные (зообентос). Гидрофауна представлена понтокаспийской, пресноводной и эврагалинной фауной. Из высших водных растений для реки Кальмиус характерны тростник, рогоз, роголистные и рдесты, у берегов – ряска.
Ценность природной биоты в следующем:
– основа для сельского и лесного хозяйств;
– ресурсы для медицины;
– прямая полезность (предупреждение эрозии, запыления и т.д.);
– возможность для отдыха, удовлетворения эстетичных и научных потребностей;
– коммерческие возможности.
Снижение ценности биологических ресурсов бассейна происходит вследствие разрушения среды обитания и отчуждения земель, загрязнения, чрезмерной эксплуатации, интродукции новых видов, объединение негативных факторов деградации природной среды.
2.2 Характеристика притоков бассейна реки Кальмиус
Река Грузская впадает в реку Кальмиус левым притоком на 162 км от устья. В верховьи реки расположен г.Макеевка с развитой угольной, металлургической, коксохимической, легкой и пищевой промышленностью, который сбрасывает внее свои сточные воды. Вода служит только для полива сельхозугодий. Вода реки Грузской сульфатно-гидрокарбонатного класса группы натрия. Общая минерализация воды практически не изменяется по сезонам года и составляет 2,0 – 2,2 г/л. Вода и донные наносы р.Грузской значительно загрязнены веществами органического происхождения. Их концентрации превышают ПДК в десятки и даже сотни раз. Бактериальная загрязненность реки в раойне г.Горбачово-Михайловка составляет 2,01*105 кл/мл (по общему количеству бактерий). Постоянное поступление в реку промышленных и хозяйственно-бытовых стоков от городов Макеевка и Моспино, а также шахтных вод превратили р.Грузскую в коллектор сточных вод, “без признаков жизни”. Все показатели воды в десятки раз выше ПДК.
Река Мокрая Волноваха с притоком Сухая Волноваха впадает справа в реку Кальмиус на 115 км от устья. Характерной особенностью реки является обилие ключей у истоков. На площади водосбора сильно развиты карстовые явления, – открыто несколько десятков пещер. Карстовые явления приводят к сильному дренированию местности. По этой причине р.Сухая Волноваха, доходя до карстовой зоны, исчезает и несколько километров течет по подземному руслу, затем снова выходит на поверхность. Река Мокрая Волноваха незначительно загрязняется в паводковые периоды стоками с водосборной площади. Минерализация воды колеблется от 0,82 до 1,8 г/л, по сотаву относится к сульфатному в период половодья и сульфатно-хлоридному в остальное время года класу групп натрия и кальция. Вода реки используется для полива сельхозугодий и водоснабжения индивидуальных хозяйств. Может быть использована для рекреации.
Река Кальчик с притоком Малый Кальчик впадает в реку Кальмиус правым притоком в 66 км от устья. Расход воды колеблется от 3,0 до 30 м³/сек. На Кальчике расположено Старокрымское водохранилище. Река в верхнем и среднем течении загрязняется смывом солей с сельхозугодий и бытовыми сточными водами г.мариуполя. Минерализация воды повышается от истока к устью и достигает величин 2,5 г/л. Вода относится к хлоридному классу группы натрия, кальция. Вода реки имеет повышенной содержание нефтепродуктов и нелутучих фенолов. Все показатели реки Кальчика превышают ПДК.
2.3 Оценка загрязнения реки Кальмиус
Река Кальмиус с точки зрения хозяйственной деятельности человека, является одной из самых важных рек области. Она принимает наибольший объем обратных вод. Проходя через г.Донецк, река Кальмиус принимает стоки таких крупных предприятий, как Донецкий металлургический завод «Точмаш», шахта «Бутовка», шахта им.Засядько. В верхнем течении река Кальмиус интенсивно загрязняется промышленными и хозяйственно-бытовыми сточными водами. на этом участке, длиной 17 км, находится ряд источников сброса с общим расходом около 4.000 м³/час. По загрязнению наиболее неблагоприятен сток шахты Красногвардейской, мутность которого и концентрация нефтепродуктов превышают предельно допустимые концентрации (ПДК) в 2-3 раза. В сточных водах остальных предприятий концентрация загрязнений ниже – мутность 8 – 36 мг/л, превышение ПДК по нефтепродуктам – 1,2-4,3, фенолам – 2-9 раз. Минерализация воды р.Кальмиус на данном участке изменяется от 777 мг/л (исток реки), 2.333 мг/л в верхнем и до 2.090 мг/л в нижнем бъефе Нижнекальмиусского водохранилища. По составу вода изменяется от гидрокарбонатного до сульфатного класса группы натрия, имеет коричневато-желтый цвет, неприятный запах. Вода р.Кальмиус на участке от г.Донецка до Старобешевского водохранилища по составу относится к сульфатно-гидрокарбонатному классу группы натрия, имеет желтый или коричневый цвет, неприятный гнилостный запах. Ниже Старобешевского водохранилища вплоть до г.Мариуполя состав воды изменяется и становится сульфатно-хлоридного класса. Общая минерализация в среднем течении изменяется в пределах 1,60-2,28 г/л, а в устье (г.Мариуполь) достигает 7,0 г/л. Величина рН воды уменьшается от верховья реки к устью в пределах 8,6-7,6. Вода р.Кальмиус интенсивно загрязняется минеральными и органическими взвешенными веществами в виде угольной пыли, масел, нефти. Содержание взвешенных веществ изменяется в широких пределах (0,7-200 мг/л). При этом прозрачность воды снижается до 2-4 см. значительное загрязнение реки взвешенными веществами происходит на устье реки от г.Донецка до Старобешевского водохранилища. Постоянное загрязнение веществами органического происхождения р.Кальмиус обусловило высокое химическое потребление кислорода и биохимическое потребелние кислорода воды. Концентрация биогенных элементов от истока до устья в различные сезоны колеблется в широких пределах: ионов аммония от 0,1 до 37,8; нитратов – от 0,88 до 35,0; нитритов – 0,01 -8,2 мгN/л. Процессы биохимического превращения органических веществ интенсивно протекают в речной воде на участке от г.Старобешево дог.Мариуполя. Во все сезоны года концентрация биогенных компонентов к устью снижается. Загрязнение летучими и нелетучими фенолами воды реки прослеживается по всей длине реки Кальмиус. Особенно высокие значения фенолов наблюдаются весной (до 1,4 мг/л) у г.Мариуполя. Наиболее сильное загрязнение воды реки нефтепродуктами происходит в районе гродов Донецка и Мариуполя (от 0,6 до 1,4 мг/л), а в донных наносах от 0,9 до 15 мг/л. Такая же закономерность и в отношении концентраций СПАВ (от 0,16 до 0,34 мг/л). Вода реки Кальмиус на всем протяжении не соответствует требованиям стандарта на питьевую воду, а большинство загрязнителей превышают ПДК в несколько раз.
3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Бассейн реки Кальмиус тесно связан с экономикой прилегающих территорий и играет большую роль в развитии социальной среды. В то же время всестороннее использование биоресурсов рек, их зарегулирование, забор воды для сельскохозяйственных и хозяйствено-бытовых нужд, а также превращение рек в коллекторы сточных вод нарушили их природное состояние. Реки стали сильно загрязненными, заиленными, с плохим качеством воды, обедненными растительностью и животными. Чрезвычайно интенсивное использование в народном хозяйстве, как самих рек, так и водозаборов нарушает их природный гидрохимический и гидробиологический режим, снижается водность и глубина, реки заиляются и зарастают, увеличивается их эвтрофикация за счет накопления биогенных элементов.
Анализ экологического состояния бассейна дает возможность выделить основные причины существующего положения и определить круг наиболее важных проблем, которые требуют поэтапного решения. Высокий уровень загрязнения бассейна реки Кальмиус происходит вследствие неэффективной работы большинства водоочистных сооружений и систем водоотведения; высокой антропогенной нагрузкой на бассейн реки, как следствие экстенсивного способа развития экономики; несовершенство и несоблюдение действующего экономического механизма водопользования и осуществления природоохранных мероприятий, выделения средств на водоохранные цели; неэффективное управление и несоблюдение природоохранного законодательства.
Основными принципами охраны бассейна р. Кальмиус являются: создание определенных условий, которые сохраняют природное или приближенное к природному функционирование сбалансированной экологической системы конкретного водотока. Река существует не сама по себе, особенно малая. Качество ее воды и экологическое сосотояние в целом зависят от состояния всего водозабора. Поэтому природоохранные мероприятия в интересах малых рек обязательно должны учитывать вышеуказанные моменты.
Экологическое состояние бассейна реки Кальмиус требует усиления действий на государственном, региональном и местном уровнях в сферах законодательства, определения приоритетов экологической политики, проиродоохранных действий в производственной и коммунальной сферах, экологического мониторинга и контроля источников загрязнения, экологического информирования и привлечения к охране бассейна реки Кальмиус населения области.