CC BY
32
АРИДНЫЕ ЭКОСИСТЕМЫ, 2015, том 21, № 2 (63), с. 27-37
————— СИСТЕМНОЕ ИЗУЧЕНИЕ АРИДНЫХ ТЕРРИТОРИЙ ======
УДК 577.486 (082)
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ ВОДОЕМОВ ПРИКАСПИЙСКОЙ НИЗМЕННОСТИ НА ТЕРРИТОРИИ КАЛМЫКИИ (НА ПРИМЕРЕ ВОДОХРАНИЛИЩА ЦАГАН-НУР)
© 2015 г. С.С. Уланова
Институт комплексных исследований аридных территорий Республика Калмыкия, 358005 г. Элиста, ул. Хомутникова, 111.
E-mail: [email protected]
Поступила 03.02.2014
Рассматривается изменение со времени создания по настоящее время гидрологического режима водохранилища Цаган-Нур, расположенного на Прикаспийской низменности. Показано, что в последние годы в связи с изменением его гидрологического режима происходит неуклонное ухудшения качества воды. Впервые для водохранилища Цаган-Нур был определен показатель химического загрязнения воды (ПХЗ-10), на основании которого современное экологическое состояние водоема оценивается как чрезвычайная экологическая ситуация.
Ключевые слова: искусственные водоемы, уровень, минерализация, изменение, биологические ресурсы, экотоны, разнообразие, использование.
Введение
Искусственные водоемы аридной зоны относятся к сложным и динамичным водным объектам. Для них характерны значительные колебания уровня в осенне-летний период, что обусловлено особенностями аридного климата, и равнинным характером окружающих ландшафтов их водосбора. Вода практически всех водоемов Калмыкии минерализована и сильно минерализована. Средние многолетние значения колеблются от 1.7 до 10.5 г/л. Дефицит воды, постоянно испытываемый в водохозяйственном балансе Республики, покрывается за счет ее подачи из водоисточников, расположенных за пределами Калмыкии В результате большинство водных объектов на ее территории существуют на привлеченном стоке, либо повторно используют дренажно-сбросные воды.
Определение совокупности показателей, характеризующих последствия изменений водоемов за длительный период их эксплуатации, а также выявление особенностей формирования природных комплексов на побережьях водохранилищ в условиях аридного региона Калмыкии является необходимым условием научного исследования, позволяющим оценить экологическое состояние водоема для рационального использования его ресурсов и сохранения богатого биологического разнообразия и генофонда степной и пустынной биоты, приуроченной к побережьям. С этой целью на основании разработанных показателей и методов были проведены натурные исследования по типу мониторинга. При обследовании учитывались особенности питания водоема, колебания уровневого режима, и пространственной структуры природных комплексов побережий.
Материалы и методы
Одной из актуальных задач современного природопользования является разработка комплексных исследований водохранилищ как совокупности природно-технических систем, в основу которых должно быть положено изучение взаимосвязей процессов как внутри самих искусственных водоемов, так и их взаимодействия с окружающей средой. Отсюда возникает потребность в организации специальной информационной системы наблюдения и анализа состояния природной среды - комплексного геоэкологического мониторинга водохранилищ на базе геосистемного подхода (Курбатова, 2012).
Сущность этого подхода состоит в рассмотрении природных образований как целостных объектов (ландшафтов, геосистем, экосистем), выявлении взаимосвязей между ними и их
компонентами, изучении их как среды жизни и деятельности человека (Емельянов, 1994). Использование геосистемного подхода при реализации мониторинга позволяет обосновать выбор станций слежения, размещение наблюдательной сети, методов и содержания наблюдений, а в конечном итоге - получить достаточно полную и объективную информацию о состоянии и антропогенном изменении компонентов и комплексов природной среды.
Основная цель экологического мониторинга - предотвращение отрицательных последствий, связанных с хозяйственной деятельностью человека. Основной задачей мониторинга является получение объективной информации о состоянии компонентов и комплексов природной среды, его оценка и прогноз развития в пространстве и во времени.
К важнейшим функциям геоэкологического мониторинга относится оценка состояния и изменения окружающей природной среды. Оценка предполагает сравнение фактического или прогнозируемого состояния среды с заранее определенными критериями, в качестве которых могут выступать показатели исходного (фонового) состояния наблюдаемых компонентов и комплексов, либо различные нормативные показатели, характеризующие меру возможного воздействия человека на природу. Геоэкологическая оценка искусственных водоемов, в нашем понимании, - совокупность показателей, характеризующих последствия антропогенных изменений геосистем за более или менее длительный промежуток времени (чаще всего - за несколько лет). Она обычно отражает сложившуюся экологическую ситуацию - пространственно-временное сочетание средообразующих природно-антропогенных условий и экологических проблем, оказывающих существенное влияние на жизнь и деятельность человека (Новикова, Уланова, 2008). Оценка экологического состояния экспериментальных объектов должна проводиться на основе количественных аналогичных или близких по значению признаков (показателей), характеризующих различные стороны исследуемых объектов. По мнению А.Г. Емельянова (2007), в состав этих признаков должны входить физико-географические (ландшафтные), экологические (геоэкологические), антропогенные (техногенные), медико-демографические. Они могут быть выражены как абсолютными, так и относительными величинами.
Исходя из этого, нами были выбраны количественные признаки, определяющие ландшафтные характеристики (гидрохимический состав поверхностных и грунтовых вод, относительные отметки высот мезорельефа, глубина залегания грунтовых вод; состав и структура почв; состав и продуктивность господствующих фитоценозов экотонных территорий). Экологические признаки оценки, в нашем случае, характеризуют изменение показателей проявления деградационных природно-антропогенных процессов во времени (сокращение площади водной поверхности водоемов, изменение минерализации вод, ухудшение гидрологических и гидрохимических параметров водоемов, превышение показателей ПДК веществ, снижение продуктивности фитоценозов). К третьей группе признаков нами были отнесены показатели антропогенных воздействий, таких как загрязнение природных сред, застройка животноводческими стоянками и загрязнение экотонной территории.
Методической основой данного исследования является подход, базирующийся на представлении о водном объекте и ландшафтах побережий как единой эколого-динамической системы - экотона «вода-суша» и его блоковой структуры (Залетаев, 1997). Согласно этому подходу, выделяются участки (блоки) водоема и побережья, испытывающие разное воздействие водохранилища: волновую абразию и длительное заливание на обнажающемся дне водохранилища (флуктуационный блок); заливание, абразию и аккумуляцию отложений на кратковременно заливаемом участке территории побережья (динамический блок); подтопление неглубоко залегающими к поверхности грунтовыми водами на более удаленном от уреза воды участке побережья (дистантный блок), косвенное влияние водоема через микроклимат - маргинальный блок. Исследования выполнялись согласно созданной и апробированной ранее нами методики комплексного изучения искусственных водоемов и экотонных зон «вода-суша» для аридных территорий (Уланова, 2006; Новикова, Уланова, 2008). Данная методика сочетает наземные исследования с геоинформационными технологиями. ГИС-системы в настоящее время стали важным инструментом для хранения, обработки и использования разнообразной и сложной накапливаемой информации. Наземные исследования включали мониторинг поверхностных вод водоемов и изучение прилегающих к ним территорий, находящихся в зоне воздействия водохранилищ, называемых экотонными зонами «вода-суша». Полевые исследования проводились во время вегетационного периода с апреля по октябрь. На побережьях
водохранилищ прокладывали топоэкологические профили перпендикулярно урезу воды, от водоема вглубь побережья до зональной растительности. Топоэкологическое инструментальное профилирование побережий включало заложение пробных площадок с подробным изучением почв, растительности, грунтовых вод и определением высотных отметок рельефа на профиле с помощью нивелира. На протяжении топоэкологического профиля закладывались скважины до уровня почвенно-грунтовых вод. Количество скважин регламентировалось рельефом и растительностью. При вскрытии почвенно-грунтовых вод отмечалась глубина, замерялась скорость подъема воды, фиксировался установившийся уровень. Дополнительно отбирались образцы вскрытых почвенно-грунтовых вод в емкость объемом 1.5 литра. Характеристика почв дана на основе морфологического описания почвенного профиля по результатам бурения. В лабораторных условиях определяли степень минерализации по сухому остатку и химический состав солей. Все описания сопровождалась отбором проб для изучения: минерализации воды в водоемах и грунтовых вод; морфологической структуры и солевого состава почв; видового состава и биологической продуктивности растительных сообществ (Новикова, Уланова, 2008; Новикова и др., 2011). Анализ химизма и минерализации поверхностных и грунтовых вод был выполнен в Калмыцком филиале ГНУ ВНИИГиМ Россельхозакадемии им. А.Н. Костюкова в соответствии со стандартом ГОСТ 26449.1-85: катионно-анионный состав - титриметрическим методом, определение сухого остатка - гравиметрическим, определение pH - потенциометрическим. Водная вытяжка почвенных проб была проанализирована в этой лаборатории в соответствии с ГОСТами: 26425-85; 26424-85; 26426-85; 26427-85; 26428-85; 26483-85.
Для оценки степени химического загрязнения поверхностных вод были проведены исследования проб воды по 70 химическим элементам в лаборатории ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт минерального сырья им. Н.М. Федоровского» методами анализа масс -спектральной с индуктивно-связанной плазмой (МС), атомно-эмиссионный с индуктивно-связанной плазмой (АЭ) по методикам НСАМ №480-ХС и ГОСТ Р 51309-99. Определение экологического состояния водного объекта оценивали по показателю химического загрязнения воды (ПХЗ-10) (Шитиков и др., 2003).
Объект исследований
Водохранилище Цаган-Нур □ самое крупное в цепи озер, располагающихся в южной части Сарпинской депрессии, оставленной древним руслом Волги на Прикаспийской низменности. Водохранилище руслового типа, вытянуто с севера на юго-восток, ограничено в верхней северной части земляной плотиной водоема у поселка Ханата, с юга - у поселка Цаган-Нур, по которой проходит дорога с твердым покрытием. Ложе вытянуто на 45 км при ширине от 0.7 до 1.5 км. Средняя глубина 1.15 м. Емкость 90.0 млн.м3 при нормально-подпертом горизонте (НПГ), площадь зеркала 61.5 км2 (Гос. доклад..., 2002). По данным космической съемки, на 2001 год его площадь составляла 45.41 км2 (Уланова, 2003). Отметка верха плотины меняется от правого берега к левому от +3.40 до +3.00 м. На плотине имеется автоматический водосброс с отметкой порога шахты +1.07 м (Первоочередные мероприятия., 1994).
До начала регулирования режима водоемов на Сарпинской низменности питание озера Цаган-Нур ограничивалось весенними талыми водами, стекающими с восточного склона возвышенности Ергени, и атмосферными осадками, выпадающими на поверхность. Питание водоема водами местного поверхностного стока в годы 95% обеспеченности составляет 14 тыс. м3, что представляет незначительную часть от современного объема воды водоема. В связи с этим, площадь озера в природном режиме изменялась в значительных пределах, нередко происходило частичное или полное пересыхание. В 1960-70-х гг. с вводом в эксплуатацию Сарпинской оросительно-обводнительной системы (СООС), водоем стал приемником сбросных вод с орошаемых массивов, получающих воду из Волги с помощью канала ВР-1. Минерализация воды озера колеблется год от года (от 7 до 12 г/л) и по сезонам, в зависимости от количества осадков, объема, минерализации и времени поступления дренажно-сбросных вод. Ионный состав вод также связан с поступлением сбросных вод и разбором их на орошение. Весной, до поступления сбросных вод, вода относится к типу сульфатно-хлоридно-магниевых, после подачи воды из коллекторной сети химизм становится хлоридно-натриевым или сульфатно-хлоридно-натриевым и остается таким до конца вегетационного периода. Поэтому применять такую воду для хозяйственных целей без специальных приемов по улучшению ее качества
в почвенно-мелиоративных условиях Прикаспийской низменности нецелесообразно (Отчет НИР.., 2009).
Результаты и обсуждение
По результатам ретроспективного мониторинга данных дистанционного зондирования максимальное наполнение озера наблюдалось в 1978 г (55.4 км2), минимальное - в 1999 г (36.40 км2) и в 2012 г (31.63 км2). Уменьшение площади водной поверхности водоема связано с уменьшением объема дренажно-сбросных вод и сокращением орошаемых массивов (табл. 1). На 01.01.97 г. В этих совхозах площадь полей с рисовым севооборотом с 8.6 тыс. га в 1997 г. сократилась до 3.7 тыс. га. в 2007 г. (Отчет НИР.., 1999).
Таблица 1. Уровень (м, абс.) и площадь (км2) водной поверхности водохранилища Цаган-Нур по материалам дистанционного зондирования и топографическим картам. Table 1. Level (m, abs.) and the water surface area (m2) in the reservoir Tsagaan Nuur based on the remote sensing data and topographic maps.
Дата Площадь, км Уровень воды, м абс.
весна, начало лета лето, осень
8 мая 1978 г 55.4 -1.0
5 мая 1983 г 53.19 -1.2
15 сентября 1993 г 37.08 -1.8
29 сентября 1999 г 36.40 -1.9
6 июля 2001 г 45.41 -1.4
22 мая 2002 г 50.17 -1.3
30 апреля 2003 г 59.27 -0.68
24 марта 2004 г 60.80 -0.65
15 апреля 2012 г 31.63 -2.5
Изучение современного экологического состояния водоема и его экотонной системы «вода-суша» проводили на трех ключевых участках: в северной части водоема (зоне выклинивания подпора), в центральной части (наиболее широкой русловой части) и южной (приплотинной) (рис. 1).
* Ч:
ЭЕДЫК
Рис. 1. Схема расположения ключевых участков стационарного наблюдения: 1 - зона выклинивания подпора; 2 - центральная часть; 3 - приплотинная часть водохранилища. Fig. 1. Layout key areas stationary observations: 1 - zone thinning backwater, 2 - the central part, 3 - part, close to the dam of the reservoir.
Места заложения топо-экологических профилей и отбора проб поверхностных вод являются репрезентативными для каждой зоны водохранилища по условиям гидрологических особенностей и мезорельефа водосборной территории.
Структура экотонной системы «вода-суша» приплотинного ключевого участка согласно топо-кологическому профилю, заложенному в мае 2012 года на левом берегу, представлена четырьмя блоками: флуктуационным, динамическим, дистантным и маргинальным. Общая протяженность экотонной системы составила 250 м от уреза воды (табл. 2).
Таблица 2. Характеристика компонентов природных экосистем в блоках экотонной системы риплотинной части водохранилища Цаган-Нур (15.05.2012). Table 2. Characterization of the components of natural ecosystems in the blocks of ecotone system near the dam of the reservoir Tsagaan-Nuur (15.05.2012).
Компоненты экосистем Блок экотонной системы, протяженность от - до, м
флуктуационный (0-28 м) динамический дистантный (164-193 м) маргинальный (с 193 м и далее)
(28-70 м) (70-164 м)
Почвы влажные луговые засоленные высокосо- лончакова- тые луговые среднезасол енные солончакова тые луговые засоленные высоко-солончаковаты е лугово-бурые засоленные высокосо-лончакова-тые бурые полупустынные легкосуглинистые в комплексе с солонцами
УГВ, м 0.5 1.8 2.5 >3 >3.5 >5
Минерализация ПВ/ГВ, г/л 9.10 9.49
Тип засоления вод Cl- - SO42- -Na+ Cl- - SO42- -Na+
Сообщества Нет растений Tamarix ramosissima -Phragmites australis Argusia sibirica-Artemisia santonica-Phragmites australis Tamarix ramosissima-Artemisia santonica Artemisia pauciflora-Anizantha tectorum Carex stenophylla-Tanacetum millefolium
Вес воздушно-сухой фитомассы, г 0 42 90 228 78 122
Количество видов 0 6 7 6 4 7
Флуктуационный блок располагается над урезом воды на относительной высоте от 0 до 0.35 м. Поверхность почвы лишена растительности.
Динамический блок шириной 136 м, представлен двумя поясами растительности. Растительность занимает лишь часть его поверхности и располагается на высотных отметках от 0.57 м до 1.35 м. Грунтовые воды в данном поясе, по сравнению с предшествующим флуктуационным блоком, глубже на 1.3 м, но их минерализация несколько возросла. Тип засоления, по сравнению с первым блоком, не изменился и остался хлоридно-сульфатно-натриевым. Растительность сформирована монодоминантными сообществами тамарикса рыхлого (Tamarix laxa), располагающимися в виде полос, параллельных урезу воды. Промежутки между ними заняты голыми солончаками. Запасы надземной фитомассы постепенно увеличиваются от уреза к береговому уступу.
Ширина дистантного блока достигает 29 м. Относительные высотные отметки поверхности в данном блоке возрастают от 2.69 м до 3.48 м над урезом воды. Воздушно сухой вес фитомассы трав в укосах в этом блоке оказался максимальным на протяжении всего экотона, превышая в два-пять раз биологическую продуктивность соседних блоков.
С расстояния 193 м начинается маргинальный блок. Относительное превышение над урезом воды составляет 3.5 м. Грунтовые воды в данном блоке глубже 5 м. Растительность приближена к
зональной и представлена кострово-чернополынными (Artemisia pauciflora-Anisantha tectorum) и ромашниково-осочковыми (Carex stenophylla-Tanacetum achilleifolium) сообществами.
Качество воды самого водоема оценивалось по измеренным показателям на трех станциях. При их выборе учитывалось, что его питание идет за счет вод, поступающих по каналу ВР-1. Поэтому участок, где происходит пополнение воды в водохранилище по каналу, был выбран в качестве диагностической станции для отбора поверхностных проб воды, следующая располагалась в зоне выклинивания подпора (до притока новой воды), в центральной зоне (месте поступления новой массы) и еще одна □ у плотины (ниже канала).
Анализ сезонного изменения минерализации вод в приплотинной части водоема в 2012 году показал, что к октябрю произошло некоторое ее увеличение с 8.78 г/л до 11.25 г/л. Тип засоления -натриево-сульфатно-хлоридный. В весенний период грунтовые воды на протяжении экотона заглубляются почти до 2 м, но величина их минерализации практически не изменяется и составляет 9.19 г/л и 9.49 г/л во флуктуационном и динамическом блоках соответственно. В осенний период в данных блоках минерализация увеличивается до 11.18 г/л и 13.16 г/л соответственно и уровенииснижается на 0.2-0.9 м ниже весеннего стояния (рис. 2).
Рис. 2. Сезонное изменение минерализации и глубины залегания поверхностных и грунтовых вод в течение 2012 г. в приплотинной части водохранилища Цаган-Нур. Fig. 2. Seasonal changes in salinity and depth of surface and groundwater in 2012, the dam of the reservoir Tsagaan-Nuur.
Межгодовые изменения минерализации имеют такую же амплитуду, как и сезонные. По данным двухлетних наблюдений в приплотинной части водоема оказалось, что минерализация поверхностных вод в мае в 2013 г. увеличилась по сравнению с маем 2012 г. с 8.78 г/л до 11.34 г/л. Минерализация грунтовых вод в мае 2013 года стала также выше - увеличилась до 10.29 г/л с 9.19 г/л до Тип засоления поверхностных и подземных вод одинаковый - натриево-сульфатно-хлоридный (рис. 3).
Результаты осенних наблюдений 2013 года показали дальнейшее увеличение минерализации вод водоема (рис. 4). В приплотинной части водохранилища осенью 2013 года они увеличились до 14.05 г/л, по сравнению с осенью 2012 года (11.25 г/л). Минерализация грунтовых вод во флуктуационном блоке практически не изменилась, а в динамическом блоке снизилась.
В центральной части водохранилища также отмечено сезонное увеличение минерализации поверхностных вод с мая по сентябрь 2013 г. с 11.6 г/л до 14.1 г/л соответственно. Грунтовые воды также изменили свою минерализацию (с 10.7 г/л до 12.6 г/л) и заглубились на 1.6 м и 1.8 м во флуктуационном и динамическом блоках. Тип минерализации поверхностных и грунтовых вод остался прежним - натриево-сульфатно-хлоридный.
В зоне выклинивания подпора водоема отмечены самые высокие значения минерализации воды, но с той же амплитудой изменения межгодовых значений. Так, весной 2012 и 2013 гг. минерализация воды водоема соответстствовала 8.95 г/л и 11.08 г/л.
Оценку качества воды для определения «экологического состояния водной среды» проводили по показателю химического загрязнения воды (ПХЗ-10). Для этого показателя критериями являются
нормативные значения, оцениваемые по присутствию веществ 1-2 и 3-4 классов опасности. Экологическому состоянию «относительно удовлетворительное» рассчитанное значение присутствия веществ 1-2 класса опасности равно 1; 3-4 класса опасности - 10), состоянию «чрезвычайная экологическая ситуация» значение 1-2 класса опасности в интервале 35-80; 3-4 класса опасности -500), а «экологическое бедствие» значение 1-2 класса опасности - более 80; и 3-4 класса опасности -более 500.
Рис. 3. Изменение минерализации поверхностных и грунтовых вод в 2012-2013 гг. в весенний период в приплотинной части водоема Цаган-Нур. Fig. 3. Changing salinity of surface and groundwaters in 2012-2013 in the spring close to the dam of the reservoir Tsagaan-Nuur.
16 14 12 10 8 6 4 2
воды водоема
скважина 1
] минерализация, г/л,октябрь 2012 УГВ осенью 2012, м
-0,5
-1,5
-2,5
скважина 2
минерализация, г/л, октябрь 2013 УГВ осенью 2013, м
Рис. 4. Изменение минерализации поверхностных и грунтовых вод в 2012-2013 гг. в осенний период в приплотинной части водоема Цаган-Нур. Fig. 4. Changing salinity of surface and ground waters in 2012-2013 in the autumn near the dam of the reservoir Tsagaan-Nuur.
При этом суммарный показатель химического загрязнения вод ПХЗ-10 рассчитывается по десяти соединениям, максимально превышающим ПДКр по рыбохозяйственным нормативам, с
0
0
использованием формулы суммирования воздействий по каждому показателю: ПХЗ-10 = (С1/ПДК1 + С2/ПДК2 + ... + С10/ПДК10), где все 10 ПДК утверждены приказом Росрыболовства (№ 20 от 18.01.2010), а значения химических веществ С (1-10) - измеренная концентрация каждого из 10 химических веществ в воде.
Результаты лабораторных анализов отобранных проб воды были сведены в таблицы (табл. 3). Используя полученные показатели для каждого их трех ключевых участков водоема был рассчитан формализованный индекс по десяти соединениям, максимально превышающим ПДКр (табл. 4). В результате были получены следующие данные: 334.74 - для зоны выклинивания подпора; 227.6 - для центральной части; 219.78 - для приплотинной. Согласно полученным значениям ПХЗ-10 (табл. 4) состояние водного объекта оценивается как «чрезвычайная экологическая ситуация».
Таблица 3. Химический состав поверхностных вод водохранилища Цаган-Нур в приплотинной части. Table 3. The chemical composition of surface water reservoirs Tsagaan Nuur near the dam.
№ Элемент Символ Содержание, мкг/дм3 Метод анализа № Элемент Символ Содержание, мкг/дм3 Метод анализа
1. Литий Li 220 МС, АЭ 36. Серебро Ag 0.88 МС
2. Бериллий Be 0.10 МС 37. Кадмий Cd < 0.08 МС, АЭ
3. Бор B 4000 МС, АЭ 38. Индий In < 0.03 МС
4. Натрий Na 460000 АЭ 39. Олово Sn < 0.9 МС
5. Магний Mg 630000 АЭ 40. Сурьма Sb 1.1 МС
6. Алюминий Al 53 МС, АЭ 41. Теллур Te < 0.4 МС
7. Кремний Si 5000 АЭ 42. Цезий Cs < 0.06 МС
8. Фосфор общ. Робщ 200 МС, АЭ 43. Барий Ba 100 МС, АЭ
9. Сера общая Sc6m; 1283890 АЭ 44. Лантан La < 0.3 МС
10. Калий K 110000 АЭ 45. Церий Ce 0.18 МС
11. Кальций Ca 540000 АЭ 46. Празеодим Pr < 0.02 МС
12. Скандий Sc < 6 МС 47. Неодим Nd 0.074 МС
13. Титан Ti < 0.6 МС, АЭ 48. Самарий Sm < 0.04 МС
14. Ванадий V < 0.7 МС, АЭ 49. Европий Eu < 0.03 МС
15. Хром Cr 2.7 МС, АЭ 50. Гадолиний Gd < 0.02 МС
16. Марганец Mn 160 МС, АЭ 51. Тербий Tb < 0.03 МС
17. Железо Fe 170 АЭ 52. Диспрозий Dy < 0.02 МС
18. Кобальт Co 1.1 МС, АЭ 53. Гольмий Ho < 0.03 МС
19. Никель Ni 42 МС, АЭ 54. Эрбий Er < 0.03 МС
20. Медь Cu 11 МС, АЭ 55. Тулий Tm < 0.03 МС
21. Цинк Zn < 10 МС, АЭ 56. Иттербий Yb < 0.04 МС
22. Галлий Ga < 0.1 МС 57. Лютеций Lu < 0.03 МС
23. Германий Ge < 0.2 МС 58. Гафний Hf < 0.04 МС
24. Мышьяк As 10 МС 59. Тантал Ta < 0.2 МС
25. Бром Br 4900 МС 60. Вольфрам W < 0.1 МС
26. Селен Se 10 МС 61. Рений Re 0.064 МС
27. Рубидий Rb 3.5 МС 62. Осмий Os < 0.2 МС
28. Стронций Sr 12000 МС, АЭ 63. Иридий Ir < 0.03 МС
29. Иттрий Y 0.19 МС 64. Платина Pt < 0.07 МС
30. Цирконий Zr < 0.5 МС 65. Золото Au < 0.5 МС
31. Ниобий Nb < 0.3 МС 66. Таллий Tl < 0.04 МС
32. Молибден Mo 5.8 МС 67. Свинец Pb < 1 МС, АЭ
33. Рутений Ru < 0.1 МС 68. Висмут Bi < 0.04 МС
34. Родий Rh < 0.2 МС 69. Торий Th < 0.08 МС
35. Палладий Pd < 0.1 МС 70. Уран U 23 МС
Примечание: * - показатели, максимально превышающие ПДКр и участвующие в расчете ПХЗ-10.
Note: * - data, exceeding the maximum PDKr and involved in the calculation of PCP-10.
Таблица 4. Расчет формализованного показателя химического загрязнения (ПХЗ-10) для различных зон водохранилища Цаган-Нур по веществам 3-4 класса опасности. Table 4. Calculation formalized indicator of chemical pollution (PCP-10) for the different zones of the reservoir Tsagaan Nuur on substances 3-4 hazard class.
№ п/п Предельно допустимая концентрация вещества Участки водоема
Зона выклинивания подпора Центральная часть Приплотинная часть
Показатель ПДКр С;, мг/дм3 Q/ПДК, С" 3 мг/дм3 С/ПДК; С" 3 мг/дм3 Q/ПДК,
1 Бор 0.5 1.3 2.6 3.4 6.8 4 8
2 Натрий 120 330 2.75 460 3.83 460 3.83
3 Калий 50 42 0.84 700 17.5 110 2.2
4 Магний 40 190 4.75 120 2.4 630 15.75
5 Кальций 180 400 2.2 590 3.27 540 3
6 Стронций 0.4 5.6 14 13 32.5 12 30
7 Марганец 0.01 1.6 160 0.074 7.4 0.16 16
8 Сера 10 600 60 1400 140 1283 128.3
9 Медь 0.001 0.0046 4.6 0.012 12 0.011 11
10 Железо 0.1 8.3 83 0.19 1.9 0.17 1.7
Рассчитанный показатель 334.74 227.6 219.78
Результаты наземных повторных наблюдений в режиме ежегодного мониторинга за качеством воды и минерализацией в течение 2012-2013 гг., выявили увеличение минерализации поверхностных вод на всех его участках: в зоне выклинивания подпора (с 8.95 г/л до 11.08 г/л; в центральной части (с 11.60 г/л до 14.10 г/л); у плотины (8.78 г/л до 11.34). Грунтовые воды в течение двух лет незначительно изменили свою минерализацию. Тип засоления поверхностных вод и грунтовых вод -натриево-сульфатно-хлоридный. Наиболее минерализованы грунтовые воды в зоне выклинивания подпора (16.14 г/л), наименее - в приплотинной (9.19 г/л). В осенний период грунтовые воды заглубляются в зависимости от блока экотона от 0.2 до 0.9 м. Их минерализация к осени увеличивается на 2-3.5 г/л. По отношению к разным участкам водохранилища минерализация грунтовых вод возрастает от зоны выклинивания подпора к плотине. Это можно объснить тем, что распресняющие воды по каналу ВР-1 из Волги поступают ближе к верхней части водоема (зоне выклинивания подпора).
Изучение изменения площади водной поверхности водоема, выполненное на основании анализа данных космической информации, показало, что к 2012 г. произошло значительное сокращение зеркала водной поверхности водоема Цаган-Нур (31.63 км2) по сравнению с данными измерений 2004 г. (60.80 км2), что, несомненно, обусловлено произошедшим уменьшением поступления в водоем дренажно-сбросных вод из-за сокращения площади орошаемых массивов.
Изначально водохранилище создавалась для гидромелиоративных целей, однако, в настоящее время, в связи с увеличением его минерализации, основное его назначение - служить водоприемником дренажно-сбросных вод. Собранная в водоеме вода весной используется на лиманное орошение. Несмотря на очень низкое качество воды, и плохое экологическое состояние водоема, соответствующее по показателю ПХЗ-10, «чрезвычайной экологической ситуации», вода водохранилища все-таки используется для водопоя скота, на нем ведутся неорганизованные рыболовство и рекреации. Экотонные территории побережья водохранилища используются для сенокошения, лиманного орошения.
С течением времени произошло снижение водохозяйственных функций водоема. Однако, водохранилище Цаган-Нур (Сарпа), являясь частью федерального зоологического заказника «Сарпинский», выполняет важную природоохранную роль. Здесь расположены места концентрации журавля-красавки (Anthropoides virgo), проходят пути пролета значительного числа птиц, среди которых такие редкие и нуждающиеся в охране, как стрепет (Tetrax tetrax), степной орел (Aquila nipalensis), орлан-белохвост (Haliaeetus albicilla), курганник (Buteo rufinus) и др. В составе лиманной растительности встречаются краснокнижные виды растений - рябчик малый (Fritillaria meleagroides),
тюльпаны - Шренка и Биберштейна (Tulipa gesneriana, Tulipa biebersteiniana), цингерия (Zingeria biebersteiniana), лук неравный (Allium inaequale). Через цепь Сарпинских озер проходят миграционные пути водоплавающих и околоводных птиц с севера к Каспию.
Выводы
Экологический мониторинг водоема Цаган-Нур выполнен на основании измеренных количественных значениий нескольких показателей: гидрологического (уровень и площадь водоема), гидрохимического (минерализация, тип химизма), экологического - оценивающему состояние водоема по расчетному показателю ПХК-10, использующему измеренные значения присутствия загрязняющих веществ разных классов опасности и их ПДКр - утвержденные значения для рыбохозяйственных водоемов), а также по экологическому состоянию и структуре экотонной системы побережья.
По этим показателям уровень и площадь водоема Цаган-Нур нестабильны, минерализация воды в вдоеме и грунтовых вод высокая, значения колеблются в сезонном и многолетнем аспекте от 2 до 4 г/л; экологическое состояние водоема оценено соответствующим «чрезвычайной экологической ситуации», несмотря на то, что водоем пополняется водой из Волги.
При общем рассмотрении и оценке водоема во внимание принималась существующая практика использования водных, земельных и биологических ресурсов водоема и его побережья, и их значение для сохранения биоразнообразия локального и регионального уровня. По этим показателям водоем имеет важное водохозяйственное значение и продолжает использоваться и для водопоя скота, и для любительского рыболовства, и для рекреации. Кроме того, нахождение на побережье краснокнижных видов растений, появление на пролете многочисленных стай мигрирующих птиц, наличие ООПТ на его побережье, позволяет считать этот водоем важным с позиций сохранения биоразнообразия локального и регионального уровня.
Выявленная экологическая проблема высокого содержания загрязняющих веществ в водоеме Цаган-Нур, требует более детального изучения причин ее возникнловения и разработки путей решения, т.к. искусственные водоемы - один из важнейших источников водных ресурсов для населения и их следует поддерживать в удовлетворительном состоянии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Государственный доклад «О состоянии окружающей среды Республики Калмыкия в 2001г.» 2002 / Под ред. Председателя Комитета природных ресурсов по Республике Калмыкия Хулхачиева Б.С., Заместителя Председателя по экологии Каминова Ю.Б. Элиста: Комитет природных ресурсов по Республике Калмыкия. 106 с. Емельянов А.Г. 1994. Комплексный геоэкологический мониторинг. Тверь: Изд-во Тверского гос. ун-та. 263с.
Емельянов А.Г. 2007. Геоэкологический анализ бассейнов малых и средних водоемов / Под общ. ред. проф. Т.А. Трифоновой // Экология речных бассейнов: Труды 4-й Междунар. науч.-практ. конф. / Владимир: Владимирский гос. ун-т. 26 с. Залетаев В.С. 1997. Структурная организация экотонов в контексте управления / Экотоны в
биосфере. под ред. проф. В.С. Залетаева. М.: РАСХН. С. 11-30. Курбатова И.Е. 2012. Космический мониторинг негативных ситуаций в прибрежных зонах крупных водоемов/ Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. Т. 9. № 2. С. 52-59.
Новикова Н.М., Уланова С.С. 2008. Эколого-географическая оценка искусственных водоемов Калмыкии и экотонных систем «вода-суша» на их побережьях // Проблемы региональной экологии. № 2. С. 33-39.
Новикова Н.М., Н.А. Волкова, С.С. Уланова, И.Б. Шаповалова, А.А. Вышивкин. 2011. Ответные реакции экосистем на изменение водного режима территорий в степной зоне //Аридные экосистемы. Т. 17. № 3(48). С. 38-48. Отчет НИР «Химический состав и качественные показатели оросительных вод Калмыкии» 1999. / Под ред. Л.В. Рудневой, В.Ф. Шматкина. Элиста: Кф ВНИИГиМ. 32 с.
Первоочередные мероприятия по снижению уровня воды в озере Сарпа и предотвращению затопления населенных пунктов Октябрьского и Кетченеровского районов Республики Калмыкия. 1994. Элиста: Комитет водного хозяйства МПР по РК. 30 с.
Уланова С.С. 2001. Внутренние водоемы Калмыкии // Вестник Калмыцкого института социально-экономических исследований. Элиста. № 2. С.97-111.
Уланова С.С. 2006. Применение экотонной концепции для оценки биоразнообразия, формирующегося в зоне воздействия искусственных водоемов Калмыкии // Аридные экосистемы. Т.12. № 30-31. С. 97-106.
Шитиков В.К., Розенберг Г.С., Зинченко Т.Д. 2003. Количественная гидроэкология: методы системной идентификации. Тольятти: ИЭВБ РАН. 463 с.
ECOLOGICAL MONITORING RESERVOIRS CASPIAN LOWLANDS IN KALMYKIA (FOR EXAMPLE RESERVOIR TSAGAAN NUUR)
© 2015. S.S. Ulanova
Institute of Complex research arid areas Republic of Kalmykia, 358005 Elista, Homutnikova str. 111. E-mail: [email protected]
We consider the changes in the hydrological regime of the reservoir Tsagaan-Nuur located on the Caspian lowlands since its inception to the present. It is shown that in recent years due to changes in the hydrological regime takes its steady growth deterioration of water quality . First reservoir for Tsagaan-Nuur was defined indicator of chemical pollution of water (PCP -10), based on which modern ecological condition of the reservoir is estimated as an environmental emergency .
Keywords: artificial reservoir, level, mineralization, alteration, biological resources, ecotones, diversity, land-and wateruse.
