CC BY
162Ученые записки Таврического национального университета имени В.И.Вернадского Серия «География». Том 23 (62). 2010 г. № 2. С. 84-91.
УДК 502.057:528.88
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕКОЛОГ1ЧНОГО СТАНУ КРЕМЕНЧУЦЬКОГО ВОДОСХОВИЩА В МЕЖАХ ЧЕРКАСЬКО! ОБЛАСТ1 МЕТОДАМИ ДЗЗ Загородня С.А.1, Шевятна Н.А1., Hoeiu M.I2., Радчук I.B.2
Институт телекомуткацш i глобального тформацшного простору HAH Украти,
2 Институт геофЬики ш. С. I. Cyööomiua HAH Украти, Кшв, Украта,
E-mail: snej@ukr.net, 6802146@ukr.net
В статп висв1тлеш результата проведених експедицшних дослвджень, щодо еколопчного стану Кременчуцького водосховища в межах Черкасько! обласп з застосуванням MeTOfliB ДЗЗ та Г1С-технологш.
Ключов1 слова: дистанцшне зондування земл1, дешифрування, косм1чш зшмки, пдрох1м1чш показники.
ВСТУП
Створення на Дншр1 каскаду пдроелектростанцш та водосховищ зумовило поступовий розвиток багатьох складних еколопчних проблем. У такш ситуацп знаходиться й Кременчуцьке водосховище. Внаслщок надм1рно! експлуатацп водосховища площа мшководь з р1зних причин, але в першу чергу за рахунок людського фактору, зменшилась з 41,5 тис. гадо 30,6 тис. га, з яких понад 10 тис. га заросли надводною рослиннютю та замулились.
Тому необхщш ефективш управлшсью ршення, щодо контролю та покращення еколопчного стану Кременчуцького водосховища. Для цього необхщно мати достов1рну, своечасну i повну шформащею про основш параметри поточних сташв компоненте навколишнього середовища i техногенних фактор1в, що впливають на них. Бшьшють з цих даних можна отримати застосуванням технологш дистанцшного зондування Земл1 (ДЗЗ) з космосу. Ц1 технологи пропонують усе бшьше досконал1 апаратно - програмш ршення i HOBi пщходи до анал1зу широкого кола предметно - ор1ентованих проблем. Анал1з цих pimeHb i пщход1в дае шдстави для висновку, що i'x доцшьно залучати до дослщжень структурних зв'язюв м1ж сощально-економ1чними, техногенними, ресурсними й природними факторами, яю в сукупносп визначають стан, мшливють i взаемозв'язок складових навколишнього природного середовища в !хнш взаемодп з техносферою. Використання метод1в ДЗЗ дозволяе оперативно i з великою достов1рнютю отримати обективну шформащю про еколопчний стан досл1джуваного об'екту i здшснювати його мошторинг. У сукупшстю з технолопями геошформацшних систем (Г1С) методи ДЗЗ дають змогу швидко й комплексно штерпретувати шформащю еколопчного змюту, оперативно И поновлювати та анашзувати, поеднуючи з прийняттям управлшських pimeHb.
Тому саме щ методи були використаш при проведенш дослщжень еколопчного стану Кременчуцького водосховища.
Ф13ИКО - ГЕОГРАФ1ЧНИЙ ОПИС РАЙОНУ ДОСЛЩЖЕНЬ
Черкаська область розташована в центральнш люостеповш частиш Украши, 1 займае випдне географ1чне положения. По И територп проходять важлив1 зал1знищ та автомобшьш мапстралг
Область перетинае головна водна артер1я Украши - судноплавний Дншро. До нього (на територп обласп) впадають Рось, Вшьшанка, Тясмин, Сула 1 Супой. Бшьшють великих промислових шдприемств обласп, а також ряд мют (Черкаси, Смша, Кашв, Золотоноша) знаходяться недалеко вщ Дншра.
3 шести великих Дшпровських водоймищ - Запор1зького, Каховського, Кременчуцького, Дншродзержинського, Кшвського 1 Кашвського - Кременчуцьке 1 Каховське мають водообмш 2 - 4 рази на р1к 1 вщносяться до типу озерних, для яких характерне значне зменшення швидкосп течи та штенсивносп процес1в самоочищения. На час створення Кременчуцького водосховища площа його акваторп становила 225 тис.га, в тому числ1 мшководдя приблизно 42 тис. га.
Сучасний стан поверхневих вод характеризуемся антропогенним тиском суб'екпв господарювання. Бшя 8,2 млн.м3 недостатньо очищених стоюв щор1чно надходить до них. Причиною незадовшьно! роботи очисних споруд е ф1зична та моральна застаршсть обладнання, несвоечасне проведения поточних та каштальних ремонта. Основними джерелами забруднення водних об'екпв е очисш споруди та канал1зацшш мереж1 виробничих управлшь житлово-комунального господарства [!].
Кременчуцьке водосховище розмщене на територп Черкасько!, Полтавсько! 1 Юровоградсько! областей. Воно е основним регулятором Дншровського каскаду. Корисний об'ем водосховища становить 9 км , що складае 50% корисного об'ему вс1х водосховищ Дншровського каскаду. Загальна довжина 149 км, максимальна ширина - 28 км, середня - 15,1 км, максимальна глибина - 20, середня - 6 м. Його площа 225 тис. га. I запаси води 13.5 млрд.м3[1,2].
За умов розташування в сприятливих кл1матичних умовах, мшководносп та за розм1рами Кременчуцьке водосховище планувалось як одне з найбшьш рибопродуктивних в Сврош. Основу улов1в в останш роки складають плита, лящ, плоскирка, синець, верховод, чехоня.
На Кременчуцькому водосховищ! розмщеш десятки водозабор ¿в. Над Кременчуцьким водосховищем вщбуваеться часткова трансформац1я повпряних мае, що залежить вщ контраспв температури повггря та води, а також вщ швидкосп виру. В Кременчуцьке водосховище тшьки по мюту Черкаси скид епчних вод, вщведених з забудовано! територп на якш вони утворилися внаслщок випадання атмосферних опад1в, ведеться по 17 випусках без очистки. Очисними спорудами обладнаний лише один випуск, але 1 т1 не забезпечують необхщно! очистки. Реконструкщя очисних споруд не ведеться.
Аналпичний контроль якосп та складу води Кременчуцького водосховища проводиться на семи тдконтрольних створах, на яких основш пдрох1м1чш показники складу води вщповщають нормам "Обобщенного перечня предельно допустимых концентраций (ПДК) и ориентировочно-безопасных уровней воздействия (ОБУВ) вредных веществ для воды рыбохозяйственных водоемов", 1 лише на двох створах було зафксовано БСК5В 1,3 та 1,6 р[2].
В лпнш перюд на бшьшш частиш акваторп Кременчуцького водоймища встановлюеться озерний режим. При високш температур! повпря спостер1гаеться штенсивне "цвтння" води, виникае скупчення водоростей, а !х подальше розмноження мае негативш наслщки для саштарно-бюлопчного стану якосп води, внаслщок чого виникае дефщит кисню в нижшх горизонтах води та в шчш години. Утворюються р1зномаштш оргашчш та неоргашчш речовини, в тому числ1 1 токсичш.
ЗАСТОСУВАННЯ КОСМ1ЧНИХ ЗН1МК1В ПРИ ДОСЛ1ДЖЕНН1 ВОДОСХОВИЩА
Методи обробки косм1чних зшмюв для мошторингу процес1в евтрофування водойм звичайно базуються на анал1з1 вар1ацш коефщента дифузного вщбиття свила поверхневими й шдповерхневими шарами води при збшьшенш в них концентрацп зважених речовин ¿, першу чергу, фиопланктону. Збшьшення концентрацп фиопланктону спричиняе зростання дифузного вщбиття свила внаслщок шдвищення розсдавання свила назад на мшроводоростях. 3 шшого боку, цей процес супроводжуеться збшьшенням вмюту у фиопланктош р1зних шгмешгв, яю штенсивно поглинають свило в специф1чних штервалах, що приводить до зменшення дифузного вщбиття свила в певних зонах спектра. Вщомо, що залежнють показника поглинання свила вщ концентрацп фиопланктону проявляеться тшьки в певних спектральних зонах, специф1чних для р1зних шгмент1в фиопланктону. Найбшьш впливовим е поглинання свила хлорофиллом-А. Максимум поглинання цим шгментом доводиться на спектральний штервал 670 -690 нм. Чутливою до цього ефекту е дистанщйна зйомка з вщносно високою спектральною роздшьною здатшстю[3]. У той же час, при косм1чнш зйомщ ¿з широкими спектральними каналами ефект зменшення дифузного вщбиття свила внаслщок поглинання шгментами фиопланктону може маскуватися збшьшенням дифузного вщбиття свила, обумовленого зворотним розсдаванням на частках фиопланктону. При дистанцшнш зйомщ в ближньому 1Ч-д1апазош вихщний свиловий пот1к формуеться в дуже тонкому приповерхньому шар1 води. Тому у випадку зважених часток неоргашчного походження, для яких характерне збшьшення концентрацп ¿з глибиною, дифузне вщбиття свила е дуже низьким. У той же час при штенсивному «цвтнш» вод спостер1гаеться висока концентращя фиопланктону в тонкому приповерхньому шар1 води, що визначае висою коефщенти вщбиття для дшянок акваторп, де спостер1гаеться штенсивне «цвтння»[4].
Описаш особливосп зонального розподшу дифузно вщбитого свила на дшянках штенсивного «цвтння» води обумовлюють ефективнють використання матер1ал1в багатозонально! косм1чно! зйомки для !хнього картографування. Для цього досить використовувати хоча б два спектральних канали зйомки, один ¿з яких доводиться на ближнш 1Ч-д1апазон. У цьому випадку ефективним е використання канал1в зйомки (600 - 700 нм) 1 (800 - 900 нм).
Додатковою дешифрувальною ознакою при щентифшацп «цвтння» вод може служити текстура зображення. Для дшянок штенсивного «цвтння» найчаспше характерна специф1чна нитковидна текстура. Використання ще! ознаки особливо ефективно при робот1 ¿з зображеннями невеликих по площ1 водойм, коли необхщне застосування косм1чних зшмюв високого розр1знення [5].
ЕКСПЕДИЦШН1ДОСЛ1ДЖЕННЯ СТАНУ ВОДОСХОВИЩА
В ход1 експедицшних дослщжень еколопчного стану Кременчуцького водосховища, яю були оргашзоваш 1нститутом телекомушкацш i глобального шформацшного простору HAH Украши i Державины науково - виробничим центром „Природа" НКАУ в червш 2009 р. було проведено комплекс BHMipiß параметр1в еколопчного стану водних мае (рис.1, рис 2.). До i'x штерпретацп залучалися косм1чш зшмки середнього (MODIS) i надвисокого розр1знення (Ikonos).
По даних попередшх результата в1зуального тематичного дешифрування зшмюв визначалась оптимальна епта розташування станцш вщбору проб води для пдрох1м1чних aHani3iß. KpnrepieM була визначена ознака екстремально! зонально! яскравосл дшянки акваторп, згщно значения роздшьносп зшмка. До ц1е1 ciTKH було включено 10 станцш вщбору проб води (рис 3). Пункти контролю розташоваш на CTBopi с. Сокирне - с. Kopo6ißKa таким чином, щоб була апробована кожна протока та мюта з застшним режимом. Час опробування - середина дня, визначено для усереднення показниюв кисневого режиму. Координати станцш вщбору проб поверхневих вод реестрували техшчними засобами GPS з точшетю 15 м (табл. 1). Проби вщбиралися на pi3Hifi глибиш (табл. 1). Вим1рювання показниюв води проводилися за допомогою прилад1в Hanna Instrunents HI 98130 та HI 98121 згщно наступного перелку: електропровщнють, температура, водневий показник та окисно-вщновний потенщал (табл. 1). KpiM того фшсувалася прозор1сть (по диску Секки).
Як вщомо, РН середовища - показник активносп водневих ioHiB. Величина РН пщ впливом масового розвитку фпюпланктону (наприклад, синьо-зелених водоростей, характерних для Дншровського каскаду водоймищ) улптсу може збщьшуватися до 9, 0-10,0; у перюд масового вщмирання й розкладання водоростей РН змщуеться в кислу сторону (pi3Ke зменшення РН) [6].
Рис.1 Косм1чний знАмок Ikonos (MicTO Черкаси).
Таблиця 1
Показники якосп поверхневих вод
й Н О % Координата Час вщбору 21.07.09 Глибина,м 2 £ о о о £ § § а ^ § Ъ £ % м ~ и л И ^ Температура, ГС Е^ мВ h Прим1тки
X, широта Y, довгота
1 49°54,684' 31°86,902' 11:35 4,9 2,2 330 24,8 +205 8,02 Спостер1га-еться суцшьне цвтння води
2 49°55,779' 31°90,164' 11:50 3,2 1,8 330 24,8 +205 7,59
3 49°56,660' 31°89,883' 12:10 1,5 1,5 330 24,5 +205 7,83
4 49°56,964' 31°89,897' 12:20 2,4 2,2 330 24,5 +214 7,83
5 49°57,497' 31°89,329' 12:35 3,6 2,0 330 24,6 +214 7,95
6 49°58,038' 31°88,373' 12:45 2,4 2,0 330 24,7 +213 7,99
7 49°57,424' 31°90,632' 13:00 3,4 2,0 330 24,6 +207 8,04
8 49°57,704' 31°92,683' 13:05 3,0 2,4 330 24,7 +216 7,87
9 49°57,338' 31°94,367' 13:15 2,3 2,0 330 24,7 +208 8,0 Зовам прозора, наявна вища водна рослиншсть
10 49°58,002' 31°95,008' 13:30 2,0 2,0 320 25,0 +220 8,06
Рис. 4. Карта станцш вщбору проб донних вщкладень.
Таблиця 2
Станцп вщбору проб донних вщкладень для визначення ступеня забруднення
радюнуклщами
№ станци Координата Глибина, м Примггки
X, широта Y, довгота
1 49°32,852' 31°52,171' 5-5,2
2 49°32,955' 31°52,784' 1,3
3 49°33,637' 31°54,187' 3,5
4 49°34,283' 31°53,822' 3,5
5 49°34,667' 31°55,543' 1,5
Окремо булп проведен! дослщження, щодо визначення ступеня забруднення радюнуклщами верх1в'я Кременчуцького водосховища для чого здшснено вщб1р проб донних вщкладень (табл. 2). Координата станцш вщбору проб придонних вод реестрували техшчними засобами GPS з точшстю 15 м (рис. 4) [7,8]. Проби вим1рювались в геометрп «Дента 0,13 лпра» на нашвпровщниковому детектор! ДГДК - 100 в захисп 100мм. свинцю. Дв1 проби через недостатню кшьюсть матер1алу були вим1ряш в половиннш геометрп i i'x результати мають невизначену систематичну похибку до 10% по грубш оцшщ. При розгляд1 спектру вручну не виявлено шяких слщ1в штучних ¿зотошв, кр1м цез1ю, тому була вибрана б1блютека, яка мае природш ¿зотопи i Cs_137. При цьому «природш» маються на уваз1 Th_232, Ra_226 не розбш! по продуктам розпаду плюс К_40.
Вщ1браш проби поверхневих вод та донних вщкладень, для визначення еколопчного стану водосховища свщчать, що екосистема верх1в'я Кременчуцького водосховища знаходиться в задовшьному сташ, явищ техногенних забруднень на момент дослщження не виявлено. Анал1з вщбраних проб пщтвердив попередш результати водоохоронного дешифрування косм1чних зшмюв, що ще раз подтвердило доцшьшсть i ефективнють ix залучення до мошторингу еколопчного стану водосховищ при обмеженш кшькост1 станцш вщбору проб води для анал1зу показниюв И еколопчного стану. KpiM того,
висновки
В ход1 експедицшних дослщжень еколопчного стану по даних матер1ал1в косм1чних зйомок, синхронних з наземними вим1рами показниюв еколопчного стану водних мае, методами кореляцшного i регресшного анал1зу було вщновлено просторово - часовий розподш цих показниюв по веш акваторп верх1в'я Кременчуцького водосховища. 3i6pam даш свщчать, що в верх1в'1 Кременчуцького водосховища вщеутш явища суттевого техногенного забруднення i його екосистема знаходиться в задовшьному сташ. Вщзначимо, що проведен! дослщження е виб1рковими та не систематичними, що не може вщображати еколопчну ситуащю в цшому, а тшьки на момент вщбору проб. 3 цього приводу можна зазначити, що ¿снуе необхщшеть проведения регулярного й грунтовного еколопчного мошторингу акваторш i прибережних дшянок водосховища, (звичайно, це стосуеться не тшьки даного perioHy), який повинен включати в себе досить широке коло питань, починаючи вщ мошторингу пщприемств i контролю викид1в епчних та технолопчних вщход1в, терм1чного й х1м1чного забруднення акваторш до визначення штенсивносп процес1в самоочищения, вторинного забруднення, розвитку б1оти та шших питань. Повинна юнувати ч1тко визначена схема
комплексных дослщжень, узгоджена методолопчно з р1зними оргашзащями й шдприемствами, що займаються мошторинговими дослщженнями довкшля (особливо повинш бути узгоджеш методики вщбору проб, штеркал1бровано прилади та устаткування, що використовуються при 36opi проб та анашзах, запроваджена едина стандартизащя та звпгасть). Все це допоможе отримувати бшьш повну та грунтовну картину еколопчного стану водосховищ, допоможе при картографуванш ix забруднень та визначенш piBHiB потенцшних ризиюв вплив1в цих забруднень на яюсть води визначених дшянок акваторш.
Список лггератури
1. Екопаспорт Черкасько! область - Держуправлшня охорони навколишнього природного середовища в Черкаськш областт, — Ч. : 2009. — 91с.
2. Регюнальна допов1дь про стан навколишнього природного середовища в Черкаськш обласл у 2008р. / ДУОНПС в Черкаськш обл.. — Ч. : 2009. — 199с.
3. Красовський Г.Я. Косм1чний мошторинг безпеки водних екосистем i3 застосуванням геошформацшних технологш. / Г.Я. Красовський - К. : 1нтертехнолопя, 2008. - 480 с. : ¿л..
4. Красовский Г. Я., Введение в методы космического мониторинга окружающей среды./ Г. Я. Красовский, В. А. Петросов - Харьков : Гос. Аэрокосм. ун-т им. Н.Е. Жуковского «ХАИ», 1999.
- 205 с.
5. 1нвентаризащя водойм регюну з застосуванням косм1чних зтмюв i геошформацшних систем./ Г.Я. Красовський, О.С.Волошкша, 1.Г. Пономаренко, В.О. Слободян // Еколог1я i ресурси. - 2005.
- №11.
6. Горев Л.Н., Методика гидрохимических исследований./ Л.Н. Горев, В.И. Пелешенко - К. : Вища шк., 1985 - 214 с.
7. Горев Л.М., Рад1оактивн1сть природних вод./ Горев Л.М., Пелешенко B.I., Хшегевський В.Н. - К. : Вища шк.., 1993. - 174с.
8. Косов В.И. Охрана и рациональное использование водных ресурсов. 4.1 Охрана поверхностных вод: уч. пособие./ В.И. Косов, В.Н. Иванов - Твер. гос. техн. ун-т, 1995.
9. Дистанщйне зондування земл1, Матер1али наради : «Можливост1 сучасних Г1С/ДЗЗ-технолог1й у сприянш вир1шення проблем Луганщини» / Красовський Г.Я., Готинян B.C. - Додаток 2. -Луганськ, 2007.
10. Никаноров A.M. Гидрохимия / A.M. Никаноров : учеб. пособие - Л. : Гидрометеоиздат,1989
Загородняя С.А. Исследование экологического состояния Кременчутского водохранилища в пределах Черкасской области методами ДЗЗ / С.А.Загородняя, НА.Шевякина, М.И.Новик, И.В.Радчук // Учен^1е записки Таврического национального университета имени В.И. Вернадского. Серия: География. - 2010. - Т. 23 (62). - №2 - С. 84-91.
В статье освещены результаты проведенных экспедиционных исследований, относительно экологического состояния Кременчугского водохранилища в пределах Черкасской области с применением методов ДЗЗ и ГИС-технологий.
Ключевые слова: дистанционное зондирование земли, дешифрование, космические снимки, гидрохимические показатели.
Zagorodnya S. A. Study the ecological state Kremenchug reservoir within the Cherkassy region the methods of remote sounding of the earth/S.A.Zagorodnya, N.A.Shevyakina, M.I.Novik, I.V.Radchuk //
Scientific Notes of Taurida National V. Vernadsky University. - Series: Geography. - 2010. - Vol. 23 (62). -№2 - P. 84-91.
The article highlights the results of the research expedition, on the ecological state Kremenchug reservoir within the Cherkassy region the methods of remote sounding of the earth and GIS technologies. Keywords: remote sensing, interpretation, satellite images, hydrochemical parameters.
Поступила ередакцию 22.04.2010 г.
