Научная статья на тему 'Диффузный вынос биогенов с территории Нижнего Новгорода'

Диффузный вынос биогенов с территории Нижнего Новгорода Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
173
59
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Чебоксарское водохранилище / вынос биогенов с урбанизированных территорий / поверхностная и подземная составляющие стока / климатические и антропогенные изменения. / Cheboksary reservoir / removal of biogens from urban areas / surface and underground com­ ponents of runoff / climatic and anthropogenic changes.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — С В. Долгов

Разработаны и апробированы на примере территории Нижнего Новгорода методические подходы к интегральной оценке диффузного выноса биогенов с урбанизированных территорий при отсутствии непосредственных гидрологических наблюдений. По данным Росгидромета за последние годы (2010—2017) о стоке реки-аналога Сундовик воспроизведен условно-естественный сток реки Рахма, водосбор которой занят преимущественно современной городской застройкой Нижнего Новгорода. Выполнен анализ внутригодового распределения стока р. Рахма, с учетом совокупного влияния климатических и антропогенных факторов оценены изменения подземной и поверхностной его составляющих. Показано, что поверхностная составляющая стока р. Рахма увеличилась в 2 раза, но уменьшилась подземная составляющая на 38 %. Величина подземного стока при этом остается достаточно высокой — 63 мм в год, что составляет 33 % от суммарного речного стока. Приведены результаты расчетов выноса биогенов в Чебоксарское водохранилище с речным стоком в разные сезоны года за вычетом поступления со сточными водами. Дана ориентировочная оценка современному диффузному выносу биогенов с территории Нижнего Новгорода. Наиболее высокий вынос азота минерального, достигающий 195 кг/км2, наблюдается за холодный период года, а фосфора за период прохождения весеннего половодья — 11 кг/км2.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — С В. Долгов

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

DIFFUSE REMOVAL OF NUTRIENTS FROM THE TERRITORY OF NIZHNY NOVGOROD

Methodical approaches to the integral assessment of diffuse removal of nutrients from urban areas in the absence of direct hydrological observations have been developed and tested on the example of the terri­ tory of Nizhni Novgorod. The conditionally-natural runoff of the Rakhma River, the catchment area of which is occupied mainly by the modern urban development of Nizhny Novgorod, has been reproduced by the runoff of the Sundovik river according to the Roshydromet data, in recent, years (2010—2017). The analysis of the intra-annual distribution of the Rakhma River flow Iras been performed, taking into account the combined effect of climatic and anthropogenic factors, the changes in the underground and surface components thereof have been estimated. It is shown that the surface component of the runoff of the Rakhma River increased by 2 times, but the underground component decreased by 38 %. The amount of underground flow remains high enough — 63 mm per year, which is 33 % of the total river flow. The results of calculations of the removal of biogens in the Cheboksary reservoir with river runoff in different seasons of the year are shown, minus the receipt of sewage. An indicative estimate is given for the modem diffuse removal of nutrients from the territory of Nizhny Novgorod. The highest removal of mineral nitrogen, reaching 195 kg/km2, is observed during the cold period of the year, and phosphorus for the period of passage of the spring high water — 11 kg/km2.

Текст научной работы на тему «Диффузный вынос биогенов с территории Нижнего Новгорода»

УДК 556.5 DOI: 10.24411/1816-1863-2018-13075

ДИФФУЗНЫЙ ВЫНОС С. В. Долгов, кандидат географических

БИОГЕНОВ С ТЕРРИТОРИИ

наук, старший научный сотрудник, Институт географии Российской академии НИЖНЕГО НОВГОРОДА наук (ИГ РАН), [email protected],

О»

О

О -1

х

CD к

Москва, Россия Q

- б

CD ы

Разработаны и апробированы на примере территории Нижнего Новгорода методические подходы к интегральной оценке диффузного выноса биогенов с урбанизированных территорий при О отсутствии непосредственных гидрологических наблюдений. По данным Росгидромета за пос- о ледние годы (2010—2017) о стоке реки-аналога Сундовик воспроизведен условно-естественный Н сток реки Рахма, водосбор которой занят преимущественно современной городской застройкой О Нижнего Новгорода. Выполнен анализ внутригодового распределения стока р. Рахма, с учетом Ь совокупного влияния климатических и антропогенных факторов оценены изменения подземной п и поверхностной его составляющих. Показано, что поверхностная составляющая стока р. Рахма р увеличилась в 2 раза, но уменьшилась подземная составляющая на 38 %. Величина подземного о стока при этом остается достаточно высокой — 63 мм в год, что составляет 33 % от суммарного т речного стока. Приведены результаты расчетов выноса биогенов в Чебоксарское водохранилище § с речным стоком в разные сезоны года за вычетом поступления со сточными водами. Дана ори- ^ ентировочная оценка современному диффузному выносу биогенов с территории Нижнего Нов- В города. Наиболее высокий вынос азота минерального, достигающий 195 кг/км2, наблюдается за ° холодный период года, а фосфора за период прохождения весеннего половодья — 11 кг/км2. ^

Methodical approaches to the integral assessment of diffuse removal of nutrients from urban areas in the р absence of direct hydrological observations have been developed and tested on the example of the terri- о tory of Nizhni Novgorod. The conditionally-natural runoff of the Rakhma River, the catchment area of С which is occupied mainly by the modern urban development of Nizhny Novgorod, has been reproduced 0 by the runoff of the Sundovik river according to the Roshydromet data, in recent years (2010—2017). о The analysis of the intra-annual distribution of the Rakhma River flow has been performed, taking into ^ account the combined effect of climatic and anthropogenic factors, the changes in the underground and о surface components thereof have been estimated. It is shown that the surface component of the runoff я of the Rakhma River increased by 2 times, but the underground component decreased by 38 %. The С amount of underground flow remains high enough — 63 mm per year, which is 33 % of the total river В flow. The results of calculations of the removal of biogens in the Cheboksary reservoir with river runoff Q in different seasons of the year are shown, minus the receipt of sewage. An indicative estimate is given for the modern diffuse removal of nutrients from the territory of Nizhny Novgorod. The highest removal of mineral nitrogen, reaching 195 kg/km2, is observed during the cold period of the year, and phosphorus for the period of passage of the spring high water — 11 kg/km2.

Ключевые слова: Чебоксарское водохранилище, вынос биогенов с урбанизированных территорий, поверхностная и подземная составляющие стока, климатические и антропогенные изменения.

Key words: Cheboksary reservoir, removal of biogens from urban areas, surface and underground components of runoff, climatic and anthropogenic changes.

Введение. Несмотря на наметившуюся пригодной для питьевых целей и обитав последние годы тенденцию уменьшения ния рыб.

антропогенной нагрузки, в том числе в от- К числу недостаточно изученных со-

ношении сброса сточных вод и загрязня- ставляющих суммарной антропогенной

ющих веществ, заметного улучшения ка- нагрузки на водные объекты и, в частно-

чества воды в Чебоксарском водохранили- сти, на экосистему Чебоксарского водохра-

ще не происходит. Остается, в частности, нилища, относится диффузный (рассре-

высоким уровень содержания в нем био- доточенный) вынос биогенов с городских

генов — соединений азота и фосфора, спо- территорий. Их ландшафтная структура в

собствующих развитию процессов эвтро- наиболее значительной мере преобразо-

фирования. Практически ежегодно наблю- вана жилой и производственной застрой-

дается цветение сине-зеленых водорослей кой, созданием и эксплуатацией различ-

(цианобактерий), существенно ухудшаю- ных объектов инфраструктуры, дорожно-

щих качество воды и условия жизнеде- транспортной сетью, трубопроводами,

ятельности гидробионтов. На участках с свалками производственного и бытового этими водорослями, вода становится не- мусора и т. д. Все это в итоге приводит к

о

т

I-

и

со О X

О ^

и а

О ^

О

о

т

I-

и

Ф

IX

о

I-

и

и о

X

и о с

о

со ф

ю

О ^

и ф

т

о

существенным изменениям в формировании биогенного стока с речных водосборов (особенно на территории крупных городов, таких как Нижний Новгород) и способствует диффузному загрязнению Чебоксарского водохранилища.

Под диффузным (рассредоточенным) загрязнением водохранилищ, как и других водных объектов, понимается поступление с их водосборов со склоновым поверхностным и подземным стоком химических веществ (в том числе биогенов) антропогенного происхождения в количестве, превышающем природное фоновое и существенно ухудшающее качество воды и условия функционирования водных экосистем.

Методические особенности исследований и исходная информация. В настоящее время далеко не все потоки биогенного диффузного антропогенного загрязнения водных объектов контролируются природоохранными органами. Основное внимание при этом уделяется миграции биогенов со сточными водами. Стационарные наблюдения за другими антропогенными источниками биогенов, а также природными, как правило, не проводятся. Особенно слабо изученной остается многолетняя и внутригодовая изменчивость выноса биогенов с речных водосборов. Решение такой задачи осложнено отсутствием во многих случаях не только данных о гидрохимическом режиме, но и о водном стоке, а полученные в экспедиционных условиях точечные данные оказываются для этого недостаточно информативными. В этой связи приходится прибегать к косвенным методам оценки м играции биогенов, в том числе используя опубликованные данные [1], а также привлекать информацию по близлежащим рекам-аналогам.

Отдельные методические аспекты решаемой нами задачи, в том числе на основе д остаточно ш ироко применяемого л анд-шафтно-гидрологического метода, приведены во многих публикациях, посвященных оценке выноса биогенов в водные объекты с их водосборов [2—7 и др.]. Но при этом рассматривается, как правило, лишь фаза весеннего половодья, когда речной сток формируется преимущественно за счет поверхностного стока талых вод. Пути миграции биогенов с другими

элементами высотно-пространственной гидрологической структуры речных водосборов [8], в частности с подземным стоком, обычно не анализируются, априори полагая, что вклад их незначительный.

Однако в структуре весеннего водного баланса речных водосборов, в том числе в бассейне Волги, за последние десятилетия произошли весьма существенные изменения [9] — уменьшилась величина поверхностного склонового стока и снизилась его роль в миграции биогенов. Но увеличились при этом инфильтрация осадков в почву и подземный сток в реки, а соответственно и вынос с ним биогенов.

Цель выполненного исследования заключается в оценке выноса биогенов в Чебоксарское водохранилище с территории Нижнего Новгорода с учетом многолетней и внутригодовой изменчивости основных генетических составляющих речного стока — поверхностной и подземной.

Объект исследования — река Рахма, сток которой формируется в основном в пределах городской застройки Нижнего Новгорода. Площадь речного водосбора (158,9 км2) составляет от всей площади г. Нижнего Новгорода (460 км2) около 35 %.

В качестве основной исходной информации использовались данные по содержанию биогенов в пробах воды, отобранных на устьевом участке р. Рахма в последние годы (2010—2017 гг.) и используемые в работах лаборатории гидрологии Института географии РАН по проекту «Оздоровление Волги». Для расчетов привлекались также данные Росгидромета по расходам воды реки Сундовик (правый приток Волги, 70—80 км от Нижнего Новгорода, площадь водосбора — 1120 км2), отобранной в качестве аналога, поскольку гидрометрические наблюдения на р. Рах-ма не проводятся. Использование данных по р. Сундовик позволяет воспроизвести близкие к естественным условия формирования стока и качества вод на территории с современной городской застройкой Нижнего Новгорода.

Результаты и обсуждение

Условно-естественный речной сток.

При расчете условно-естественного стока реки Рахма принято д опущение, что ландшафтная структура ее водосбора была бы

4,0

3,5 -

3,0 -

2,5 -

2,0 -

1,5 -

1,0 0,5 -

0,0

■ ■ суммарный сток — подземный сток

■ 11II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II н 11II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II111II111II111II11II1111

Рис. 1. Условно-естественный сток р. Рахма (в среднем за 2010—17 гг.)

в естественных условиях такой же, что и сравнительно недалеко находящегося водосбора р. Сундовик. Оба водосбора при этом могут быть характеризованы одной и той же величиной модуля (слоя) водного стока, и разница в расходах воды в этих реках обусловлена преимущественно различием в величине площади их водосборов. Гидрограф условно-естественного стока р. Рахма, его поверхностной и подземной составляющих без учета произошедшей трансформации вследствие городской застройки и под влиянием различных аспектов функционирования городского хозяйства, показан на рис. 1.

Такой подход позволяет получить ориентировочную оценку выноса биогенов, учитывающую особенности его формирования именно в последние годы — значительное увеличение доли подземной составляющей в суммарном речном стоке и снижение доли поверхностного стока. Аналогичная тенденция в изменениях подземного и поверхностного речного стока отмечена в работе Р. Г. Джамаловым и др. [10].

Величина современного условно-естественного суммарного стока р. Рахма составляет 164 мм, в том числе подземного стока в реку — 101 мм и поверхностно-

го стока с водосбора — 63 мм при коэффициенте суммарного стока — 0,25.

Речной сток с учетом антропогенного воздействия. На рис. 2 представлен расчетный гидрограф р. Рахма, полученный из гидрографа условно-естественного стока с учетом совокупного влияния современных антропогенных факторов, оказывающих воздействие на величину как подземной, так и поверхностной его составляющих на территории Нижнего Новгорода. В основу расчетов положены результаты оценки составляющих стока на территории г. Москвы, приведенные в работе [1]. Авторами установлено, что по сравнению с серединой XIX века при средних климатических условиях речной поверхностный сток на территории г. Москвы в начале XXI века в зимне-весенний сезон вырос в 1,9 раза и особенно увеличился в летне-осенний сезон — в 6,1 раза. В то же время снизилась подземная составляющая стока — соответственно на 16 и 59 %.

Из рис. 2 видно, что совокупное влияние антропогенных факторов привело к увеличению поверхностной составляющей стока р. Рахма — за год в 2 раза. В то же время существенно уменьшился дрениру-

о>

о

О -1

х

а>

Г)

а

¡а

б

а>

ы

О ^

а

г> л

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

О г>

г>

-I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

а

о ~о

о ш

г>

о

X

о

ы

Г) т

03

а

о

т

I-

и со

о

X

о

и а

о

СР

о

а

са I-

и ^

Ф

IX

о

СР

I-

и

и

о

и о

О

о

со Ф Ю ск

О ^

и Ф т X

о

мм

7,0 п

6,0 -

5,0 -

4,0 -

3,0 -

2,0 -

1,0 -

0,0

■ ■ условно-естественный сток — нарушенный сток

■ 111111 и I и 1 и I и 1111111111 и I и 1 и I и 1111111111 и 111 и I и 1 и I и 1111111111 и I и 1 и I и 1111111111 и I и 1 и I и 1111111111 и I и 1111111111 и I и 1 и I и 1111111111 и I и 1 и 1 сЧгпсп-^-^чоюг-^ооооо^о^н^неч"

оороорророр—

см

СМ

СМ

СП

см

см

Рис. 2. Условно-естественный сток р. Рахма и нарушенный совокупностью антропогенных факторов, действующих на территории Нижнего Новгорода (в среднем за 2010—2017 гг.)

емый рекой подземный сток — на 38 %, что в определенной мере скомпенсировало обусловленный изменением климата его рост. Однако величина подземного стока остается достаточно высокой — 63 мм в год, что более чем в 2 раза превышает величину устойчивой (базисной) его составляющей (26 мм), соответствующей минимальному 30-суточному стоку и рассчитанной по методике А. М. Владимирова [11]. В то время как по состоянию на 1975 г. это превышение составляло лишь 1,2 раза. Такая ситуация во многом обусловлена произошедшими в последние десятилетия климатическими изменениями,

Таблица 1 Внутригодовое распределение стока р. Рахма (в среднем за 2010—2017 гг.)

Сезон Слой стока, мм Модуль стока, л/скм2

Маловодный холодного периода (ноябрь — март) 42 3,18

Многоводный (апрель — май) 122 23,2

Маловодный теплого периода (июнь — октябрь) 26 1,97

Год 190 6,01

приведшими к увеличению инфильтрации талых вод в почву и уменьшению поверхностного склонового стока [9].

В итоге годовой суммарный сток с водосбора р. Рахма, формирующийся в основном на территории Нижнего Новгорода, увеличился — со 164 до 190 мм (16 %). Его распределение по сезонам года приведено в табл. 1.

Оценка стока биогенов. Усредненные по сезонам и за период наблюдений с 2010 по 2017 г. результаты химического анализа отобранных на устьевом участке проб воды представлены в табл. 2. Они в интегральном виде отражают влияние на концентрацию биогенов в замыкающем створе всего комплекса современных антропогенных и природных факторов, присущих территории Нижнего Новгорода.

Наиболее высокое содержание азота минерального, поступающего в Чебоксарское водохранилище, наблюдается в межень холодного периода года, когда речной сток практически полностью формируется за счет подземных вод. Оно почти в 2 раза превышает его среднегодовую концентрацию. Остается достаточно высоким в многоводный период года, обусловленный во многом прохождением весеннего половодья, по отношению к которому затем существенно снижается в лет-

Таблица 2 Содержание биогенов в устье р. Рахма (в среднем за 2010—2017 гг.)

Сезон Азот минеральный, мг/л Фосфор минеральный, мг/л

Маловодный холодного периода (ноябрь — март) 4,73 0,049

Многоводный (апрель-май) 1,00 0,090

Маловодный теплого периода (июнь — октябрь) 0,66 0,064

Среднегодовая концентрация 1,77 0,077

не-осеннии период с низкои водностью — на 34 %.

Иная картина наблюдается в сезонном распределении содержания минерального фосфора в речной воде, поступающей в Чебоксарское водохранилище. Наиболее высокая его концентрация характерна для весеннего многоводного сезона, превышающая среднегодовую концентрацию почти в 1,2 раза. Затем летом и осенью отмечается уменьшение содержания в речной воде фосфора, особенно заметное в межень холодного периода — на 45 % по отношению к весеннему максимуму.

Однако концентрация биогенов в речной воде на устьевом участке р. Рахма не является исчерпывающей характеристикой биогенной нагрузки на Чебоксарское водохранилище. Не менее важную роль, особенно при одинаковой концентрации, играет величина водного стока. Оба этих показателя учитываются в расчетах стока биогенов.

Для оценки диффузного поступления биогенов в Чебоксарское водохранилище

через устье р. Рахма были определены их потоки за рассматриваемые сезоны. Для этого использовались данные по величине водного стока (табл. 1) и содержания биогенов в речной воде (табл. 2). Результаты расчетов стока биогенов в устье р. Рахма приведены в табл. 3.

Расчеты показали, что по абсолютной величине вынос минерального азота наиболее велик в холодный период года, когда сток р. Рахма формируется главным образом за счет дренирования подземных вод. В теплый период года он значительно уменьшается — в среднем в 11,5 раза. Но в относительном исчислении наиболее интенсивный вынос азота с водосборной площади р. Рахма наблюдается весной в период прохождения половодья. Модуль стока азота в этот период почти в 18 раз превышает его минимальное значение, характерное для летне-осенней межени, а модуль стока фосфора (в миграции которого в реку и далее в водохранилище сток талых вод играет преобладающую роль) в 17 раз.

Приведенные в табл. 3 данные относятся к суммарному выносу биогенов, включая сточные воды. По статистическим данным 2017 г. (форма 2 ТП — водхоз) вынос в водохранилище азота минерального (данные по фосфору отсутствуют) со сточными водами по р. Рахма невелик. Он составил за холодный период 0,102 т, весенний с апреля по май — 0,041 т и летне-осенний — 0,102 т. Доля участия сточных вод в суммарном стоке биогенов сравнительно небольшая и составляет 0,2—0,3 % в период с ноября по май, заметно увеличиваясь в летне-осенний период до 3,8 % (за год в среднем — 0,5 %).

В табл. 4 представлены данные о величине диффузного стока биогенов за выче-

О) ^

о

О -1

х

а>

Г)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

а

¡а

б

а>

ы

О ^

а

г> л

О г>

г>

-I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

а

о ~о

о ш

г>

о

X

о

ы

Г) т

03

а

Таблица 3

Внутригодовое распределение суммарного выноса биогенов в Чебоксарское водохранилище со стоком р. Рахма

Сезон Азот минеральный Фосфор минеральный

т кг/км2 мг/с • км2 т кг/км2 мг/с • км2

Маловодный холодный период (ноябрь — март) 31,2 196,4 15,05 0,32 2,03 0,16

Многоводный (апрель-май) 19,4 121,9 23,13 1,75 11,0 2,09

Маловодный теплый период (июнь — октябрь) 2,71 17,1 1,29 0,26 1,64 0,12

Год 53,3 335,4 10,63 2,33 14,7 0,47

о

т

I-

и

СК

со О X

О ^

и а О СР

О

а

са I-

и

Ф

IX

о

СР

I-

и

и о

X

и о с

о

со ф

Ю ск

О ^

и Ф т X

О

том их поступления в водохранилище со сточными водами (исключая фосфор, так как нет данных), а также его распределение по сезонам в процентах от годовой величины.

Полученные результаты расчетов для водосбора р. Рахма позволяют дать также ориентировочную оценку выноса биогенов (за вычетом сточных вод) со всей территории города Нижнего Новгорода (460 км2), которая приведена в табл. 5.

Поскольку сток в маловодные сезоны теплого периода и особенно холодного формируется главным образом за счет дренирования подземных вод, то результаты расчетов (табл. 5) позволяют также дать оценку выноса биогенов с подземным стоком. Он составляет около 65 % от выноса азота с суммарным годовым стоком и 25 %

фосфора и может быть скорректирован, прежде всего, с учетом процессов самоочищения (особенно активных в теплый период года) и паводочного стока, что предполагается осуществить в дальнейших исследованиях.

Выполненные расчеты относятся все же к совокупному воздействию на сток биогенов природных и антропогенных факторов. Ориентировочная оценка их отдельного вклада выполнена по сравнению с фоновым водосбором р. Сундовик, отобранного выше в качестве аналога в расчетах водного стока и не подверженного интенсивному воздействию антропогенных факторов, присущих территориям крупных городов (табл. 6).

В результате расчетов установлено, что на водосборе р. Рахма, находящимся в

Таблица 4

Диффузное поступление биогенов в Чебоксарское водохранилище по р. Рахма

Сезон Азот минеральный Фосфор минеральный

т % т %

Маловодный холодного периода (ноябрь — март) 31,13 58,6 0,32 13,7

Многоводный (апрель-май) 19,32 36,3 1,75 75,1

Маловодный теплого периода (июнь — октябрь) 2,63 5,1 0,26 11,2

Год 53,09 100 2,33 100

Таблица 5

Современный диффузный вынос биогенов с территории Нижнего Новгорода

Сезон Азот минеральный Фосфор минеральный

т кг/км2 т кг/км2

Маловодный холодного периода (ноябрь — март) 90,11 195,9 0,93 2,01

Многоводный (апрель-май) 55,95 121,6 5,07 11,01

Маловодный теплого периода (июнь — октябрь) 7,61 16,6 0,75 1,64

Год 153,67 334,1 6,75 14,66

Таблица 6

Внутригодовое распределение суммарного диффузного выноса биогенов в Чебоксарское водохранилище со стоком р. Рахма и Сундовик

80

Сезон Азот минеральный, кг/км2 Фосфор минеральный, кг/км2

Рахма Сундовик (фон) Отношение к фону Рахма Сундовик (фон) Отношение к фону

Маловодный холодного периода 195,9 110,2 1,8 2,01 1,00 2,0

(ноябрь — март)

Многоводный (апрель-май) 121,6 71,1 1,7 11,01 2,50 4,4

Маловодный теплого периода 16,6 24,8 0,7 1,64 1,42 1,2

(июнь — октябрь)

Год 334,1 206,1 1,6 14,66 4,92 3,0

№3, 2018

пределах городской территории Нижнего Новгорода, биогенная нагрузка на водные ресурсы по минеральному азоту в среднем за год примерно на 38 % превышает фоновую, соответствующую водосбору р. Сундовик. Превышение фоновой биогенной нагрузки особенно значительно в межень холодного периода года (44 %) и весной в половодье (42 %), в то время как летом и осенью потенциал процессов самоочищения р. Рахма в отношении азота оказался неисчерпанным. Его поступление в водохранилище с территории Нижнего Новгорода по р. Рахма в летне-осеннюю межень (в отличие от года в целом) даже меньше фонового.

В еще большей степени специфика функционирования городского хозяйства Нижнего Новгорода негативным образом сказывается на выносе минерального фосфора в реку и далее в Чебоксарское водохранилище, усиливая его по сравнению с фоном до 3 раз в среднем за год и почти в 4 раза весной в половодье.

Заключение. Основные выводы, которые следуют из результатов исследования, заключаются в следующем:

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

1. Разработана и апробирована на примере г. Нижнего Новгорода методика интегральной оценки выноса биогенов с урбанизированных территорий с учетом многолетней и внутригодовой его изменчивости.

2. Показано, что речной сток за последние годы увеличился со 164 до 190 мм (16 %). Оценено современное внутригодо-вое распределение водного стока р. Рахма, формирующегося в основном на территории Нижнего Новгорода.

3. Установлено, что совокупное влияние антропогенных факторов привело к увеличению поверхностной составляющей стока р. Рахма — за год в 2 раза. В то же время существенно уменьшился дренируемый рекой подземный сток — на 38 %, что в определенной мере скомпенсировало обусловленный изменением климата его рост.

4. Выявлены особенности распределения концентрации биогенов в речной воде по сезонам года на устьевом участке р. Рахмы. Показано, что наиболее высокое содержание азота минерального, поступающего в Чебоксарское водохранилище по р. Рахма, наблюдается в межень хо-

лодного периода года с ноября по март, когда речной сток практически полностью формируется за счет подземных вод. Оно остается достаточно высоким также в период прохождения весеннего половодья, по отношению к которому затем существенно снижается в летне-осенний период — на 34 %. Иная картина наблюдается в сезонном распределении содержания минерального фосфора. Наиболее высокая его концентрация характерна для весеннего периода, превышая среднегодовую концентрацию почти в 1,2 раза. Летом и осенью отмечается уменьшение содержания в речной воде фосфора, особенно заметное в межень холодного периода — на 45 % по отношению к весеннему максимуму.

5. Дана оценка современному диффузному выносу биогенов с территории Нижнего Новгорода. Наиболее высокий вынос азота минерального, достигающий 195 кг/км2, наблюдается в холодный период года. В летне-осенний период он значительно снижается — почти в 12 раз. Иная ситуация отмечается во внутригодо-вом распределении выноса минерального фосфора — с максимумом около 11 кг/км2 во время прохождения весеннего половодья и минимумом 1,5—2 кг/км2 в летне-осенний и зимний маловодные периоды.

6. Показано, что на водосборе р. Рахма, находящимся в пределах городской территории Нижнего Новгорода, биогенная нагрузка на Чебоксарское водохранилище по минеральному азоту в среднем за год превышает фоновую на 38 %, а по фосфору значительно больше — в среднем за год в 3 раза и более чем в 4 раза в период половодья.

7. Для совершенствования системы м о-ниторинга выноса загрязняющих веществ в Чебоксарское водохранилище с урбанизированных участков его водосборной площади целесообразно организовать стационарные наблюдения за водным и химическим стоком на небольших реках, сток которых формируется, прежде всего, в пределах территорий наиболее крупных городов — Нижнего Новгорода и Чебоксар.

Работа выполнена в рамках госзадания № 0148-2018-0037 ИГ РАН.

О) ^

о

О -1

х

а>

Г)

а

¡а

б

Ш ы

О ^

а

г> л

О г>

г>

-I

тз

о

-I

а>

О-

Г> -I 03

а

о ~о

о ш

г>

о

X

о

ы

Г) —I оз

а

Библиографический список

£ 1. Коронкевич Н. И., Мельник К. С. Антропогенные воздействия на сток реки Москвы. — М.:

>:* МАКС Пресс, 2015. — 168 с.

« 2. Чуян Г. А., Бойченко З. А., Тур О. П. Методические рекомендации по оценке выноса биогенных

X веществ поверхностным стоком. — М.: ВАСХНИЛ, 1985. — 32 с.

О 3. Чернышев Е. П., Барымова Н. А., Иванова Н. Б., Китаев Л. М. Пространственно-временная диф-

О ференциация гидрологических процессов и связанного с ними вещественного обмена в системе

и «водосбор — река» // Географо-гидрологические исследования. — М.: ИГ РАН, МЦ ГО РФ,

О 1992. — 196 с. — С. 4—26.

^ 4. Хрисанов Н. И., Осипов Г. К. Управление эвтрофированием водоемов. — СПб.: Гидрометеоиз-дат, 1993. — 279 с.

^ 5. Назаров Н. А. Оценки эрозионного смыва почв и выноса биогенных элементов с поверхностным

§ стоком талых и дождевых вод в речном бассейне // Водные ресурсы. — 1996. — Т. 23. № 6. —

5 С. 645—652.

¡^ 6. Шилькрот Г. С., Ясинский С. В. Пространственно-временная изменчивость потока биогенных

к элементов и качества воды малой реки // Водные ресурсы. — 2002. — Т. 29. № 3. — С. 343—349.

Ф 7. Кондратьев С. А. Формирование внешней нагрузки на водоемы: проблемы моделирования. —

СПб.: Наука, 2007. — 255 с. и 8. Долгов С. В., Коронкевич Н. И. Гидрологическая ярусность равнинной территории // Известия

к РАН, серия географическая. — 2010. — № 1. — С. 7—25.

О 9. Барабанов А. Т., Долгов С. В., Коронкевич Н. И., Панов В. И., Петелько А. И. Поверхностный

сток и инфильтрация в почву талых вод на пашне в лесостепной и степной зонах Восточно-Ев-О ропейской равнины // Почвоведение. — 2018. — № 1. — С. 62—69.

О 10. Джамалов Р. Г., Фролова Н. Л., Киреева М. Б., Рец Е. П., Сафронова Т. И., Бугров А. А., Телегина А. А., Телегина Е. А. Современные ресурсы подземных и поверхностных вод европейской

vo

О ^

U Ф т X

части России. — М.: ГЕОС, 2015. — 320 с. 11. Владимиров А. М. Сток рек в маловодный период года. — Л.: Гидрометеоиздат, 1976. — 295 с.

DIFFUSE REMOVAL OF NUTRIENTS FROM THE TERRITORY

о OF NIZHNY NOVGOROD

S. V. Dolgov, Ph. D. (Geography), Senior Researcher, [email protected], Institute of Geography, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia

Reference

1. Koronkevich N. I., Melnik K. S. Anthropogenic impact on the runoff of the Moscow River. — Moscow: MAX Press, 2015. — 168 p.

2. Chuyan G. A., Boychenko Z. A., Tour O. P. Methodical recommendations on assessment of nutrient removal by surface runoff. — M.: VASKhNIL, 1985. — 32 p.

3. Chernyshev E. P., Barymova N. A., Ivanova N. B., Kitaev L. M. Spatio-temporal differentiation of hy-drological processes and associated material exchange in the "watershed-river" system // Geografic-hy-drological studies. — M.: IG RAS, MC GO RF, 1992. — 196 p. — P. 4—26.

4. Khrisanov N. I., Osipov G. K. Management of eutrophication of reservoirs. — St. Petersburg: Gidrom-eteoizdat, 1993. — 279 p.

5. Nazarov N. A. Estimates of erosive flushing of soils and removal of biogenic elements with surface runoff of thawed and rainwater in the river basin // Water resources. — 1996. — T. 23. No. 6. — P. 645—652.

6. Shilkrot G. S., Yasinsky S. V. Spatial-temporal variability of the flow of biogenic elements and water quality of a small river // Water resources. — 2002. — T. 29. No. 3. — P. 343—349.

7. Kondratiev S. A. Formation of an external load on reservoirs: modeling problems. SPb.: Science, 2007. — 255 c.

8. Dolgov S. V., Koronkevich N. I. Hydrological stratum of flat territory // Izvestiya RAN, geographic series. — 2010. — № 1. — P. 7—25.

9. Barabanov A. T., Dolgov S. V., Koronkevich N. I., Panov V. I., Potelko A. I. Surface runoff and infiltration into the soil of thawed waters on plowed fields in the forest-steppe and steppe zones of the East European Plain // Pochvovedenie. — 2018. — № 1. — P. 62—69.

10. Dzhamalov R. G., Frolova N. L., Kireeva M. B., Retz E. P., Safronova T. I., Bugrov A. A., Telegina A. A., Telegina E. A. Modern resources of underground and surface water in the European part of Russia. — M.: GEOS, 2015. — 320 p.

11. Vladimirov A. M. Stock of rivers in low-water period of the year. — L.: Gidrometeoizdat, 1976. — 295 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.