CC BY
8
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-54 FORMATION OF HYDROCHEMICAL INDICATORS OF SURFACE WATERS OF SMALL STEPPE ANTHROPOGENICALLY LOADED RIVERS
S. Ya. Semenenko1, N.V. Morozova2, S. S. Marchenko3
1Federal State Scientific Institution «All-Russian Research Institute of Irrigated Agriculture»,
Volgograd
2Federal Research Center «Nemchinovka», Moscow region 3Volgograd State Agrarian University, Volgograd
Received 11.04.2022 Submitted 25.05.2022
Summary
The influence of a settlement located in the catchment area of the Tsaritsa river on the hydrochemical composition and contamination of surface waters and bottom sediments has been established. Sources of pollution have been identified, rehabilitation measures have been recommended.
Abstract
Introduction. Pollution of a natural and man-made nature, which is increasing significantly at the present time, most sensitively affects the ecological state of small steppe rivers passing through settlements. To study their possible use for recreational purposes, irrigation purposes and to determine the impact on the quality of the Volga River waters, it is necessary to monitor the sources of diffuse and concentrated runoff, the dynamics of surface water pollutants and bottom sediments. Object. The object of the study is the quality of the emerging surface runoff and bottom sediments, the volume and structure of spontaneous landfills of solid household and construction waste located in the floodplain of the Tsaritsa River. To identify the updated ecological state of the water protection and protective coastal territories of the Tsaritsa River in the zone of anthropogenic impact in Volgograd with the determination of hydrochemical indicators of water and bottom sediments, the volumes of landfills of construction debris and solid household waste, as well as to recommend rehabilitation measures. Materials and methods. The work used a general scientific methodology with methods of empirical (observation, description, comparison, measurement) and theoretical (analysis and synthesis) levels based on the results of field surveys and direct field measurements. Results and conclusions. Sources of pollution in the form of storm sewers, surface runoff from industrial enterprises, landfills of production and consumption waste have been identified in the catchment area, the chemistry of water and bottom sediments has been determined. During the route survey, various culvert hydraulic structures, dams, transitional bridges (including spontaneous ones), sewer collectors were noted and their operability was studied. The need for the organization of sanitary and environmental monitoring to assess the spatial and temporal variability of the amount of pollutants, the concentration of chemicals in the runoff and water body and to make a decision on the need for technical and biological reclamation of the Tsaritsa river has been determined. Recommendations on the use of bottom sediments depending on the chemical composition are given and measures for ecological reclamation of a water body are proposed.
Keywords: Small rivers, pollution of reservoirs, bottom sediments, environmental monitoring, floodplain rehabilitation.
Citation. Semenenko S. Ya., Morozova N.V., Marchenko S. S. Formation of hydrochemical indicators of surface waters of small steppe anthropogenically loaded rivers. Proc. of the Lower Volga Agro-University Comp. 2022. 3(67). 474-487 (in Russian). DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-54.
Author's contribution. All authors of this study were directly involved in the collection and preparation of material, calculations and analysis of the results of this study. All authors of this article reviewed and approved the submitted final version.
Conflict of interests. The authors declare no conflict of interest.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
УДК 626.81
ФОРМИРОВАНИЕ ГИДРОХИМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОД МАЛЫХ СТЕПНЫХ АНТРОПОГЕННО НАГРУЖЕННЫХ РЕК
С. Я. Семененко1, доктор сельскохозяйственных наук, профессор Н. В. Морозова2, кандидат технических наук, с.н.с.
С. С. Марченко3, кандидат технических наук, доцент
1 Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия, г. Волгоград,
Россия
2Федеральный исследовательский центр «Немчиновка», Московская область, Одинцовский район, р.п. Новоивановское, Россия 3Волгоградский государственный аграрный университет, г. Волгоград
Дата поступления в редакцию 11.04.2022 Дата принятия к печати 25.05.2022
Актуальность. Загрязнения природного и техногенного характера, в значительной степени увеличивающиеся в настоящее время, наиболее чувствительно отражаются на экологическом состоянии малых степных рек, проходящих через населённые пункты. Для изучения возможности их использования в рекреационных целях, целях орошения и определениях влияния на качество вод р. Волга необходимо проведение мониторинга источников диффузного и сосредоточенного стоков, динамики загрязнителей поверхностных вод и донных отложений. Объект. Объектом исследования является качество формирующегося поверхностного стока и донных отложений, объёмы и структура стихийных свалок твёрдых бытовых и строительных отходов, располагающихся в пойме р. Царица. Цель. Выявить актуализированное экологическое состояние водоохранной и защитной прибрежной территорий р. Царица в зоне воздействия антропогенной нагрузки г. Волгограда с определением гидрохимических показателей воды и донных отложений, объёмов свалок строительного мусора и твёрдых бытовых отходов, а также рекомендовать реабилитационные мероприятия. Материалы и методы. В работе использовалась общенаучная методология с методами эмпирического (наблюдение, описание, сравнение, измерение) и теоретического (анализ и синтез) уровней, основанных на результатах натурных обследований и непосредственных полевых измерений. Результаты и выводы. На территории водосбора определены источники загрязнений в виде ливневой канализации, поверхностного стока с территорий промышленных предприятий, свалок отходов производства и потребления, определён химизм воды и донных отложений. При маршрутном обследовании отмечены различные водопропускные гидротехнические сооружения, дамбы, переходные мостики (в т. ч. стихийные), канализационные коллекторы и изучена их работоспособность. Определена потребность в организации санитарно-экологического мониторинга для оценки пространственно-временной изменчивости количества поступления загрязняющих веществ, концентрации химических веществ в стоке и водном объекте и принятия решения о необходимости проведения технической и биологической мелиорации р. Царица. Даны рекомендации по использованию донных отложений в зависимости от химического состава и предложены мероприятия по экологической мелиорации водного объекта.
Ключевые слова: малые реки, загрязнение водоемов, твёрдые коммунальные отходы, донные отложения, экологический мониторинг, реабилитация поймы.
Цитирование. Семененко С. Я., Морозова Н. В., Марченко С. С. Формирование гидрохимических показателей поверхностных вод малых степных антропогенно нагруженных рек. Известия НВ АУК. 2022. 3(67). 474-487. DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-54.
Авторский вклад. Все авторы настоящего исследования принимали непосредственное участие в маршрутных исследованиях, планировании, выполнении или анализе данного исследования. Все авторы настоящей статьи ознакомились с представленным окончательным вариантом и одобрили его.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Введение. Водные объекты аридных территорий, особенно малые реки, отличаются быстрой реакцией на негативное экологическое воздействие, характеризующееся ухудшением качественных показателей воды и донных отложений [1, 4].
Эта особенность основана на малых расходных характеристиках не только в меженный период, но и в период половодья, что препятствует образованию промывного режима. Такие реки, как правило, не имеют в своём русле естественных водохранилищ, выполняющих функции суточного или сезонного регулирования, а также функции отстойника для механического разделения загрязнённой воды, и не обладают способностью самоочищения. В летний период они не имеют постоянного водотока.
В качестве водоисточника для питьевого и хозяйственно-бытового назначения не используются, но используются для рекреационного водопользования, и в связи с этим к ним предъявляются соответствующие нормативные требования, особенно если они протекают в черте населённых мест [5, 6].
Восстановление нормального функционирования основных звеньев экологических систем водного объекта возможно при помощи экологической реабилитации водного объекта, направленной в первую очередь на оптимизацию его гидрологического режима.
Увеличение численности городского населения характерно для всех стран мира, однако в Российской Федерации за последние 50 лет интенсивность данного процесса на 19-33 % выше, чем в западных странах. Увеличение распаханности водосборных территорий и числа животноводческих комплексов, расширение населённых пунктов с ростом их численности, инфраструктуры и транспорта приводят к увеличению антропогенной нагрузки на водные объекты данных территорий через загрязнённый диффузный сток, а твердые частицы пыли, различные газы, содержащиеся в загрязнённой атмосфере, поставляют в водоток химические примеси неорганического и органического характера [9-11, 13].
Соединения тяжёлых металлов, с их способностью к биоаккумуляции даже в относительно низких концентрациях, приводят к ухудшению химических, физических и механических свойств воды и донных отложений. Наличие на водоохранной и защитной прибрежной территории стихийных свалок усиливает приток химических примесей через свалочный фильтрат в водоём и их накопление в донных отложениях [8, 14-16].
Суммарное воздействие негативных факторов загрязнений техногенного и природного характера является особенностью современного антропогенного времени, при этом значимость первой составляющей многократно превышает уровень второй, поступающий из природных ландшафтов соизмеримой территории [7, 12].
Материалы и методы. В работе использовалась общенаучная методология с методами эмпирического (наблюдение, описание, сравнение, измерение) и теоретического (анализ и синтез) уровней. Исходными материалами для анализа являлись статистические данные Управления Волгоградстат, ГИС-технологий, непосредственных маршрутных обследований, непосредственных измерений и лабораторных анализов, проведённых на оборудовании, соответствующем требованиям метрологии и стандартизации Росстандарта. Качество воды оценивалось в соответствии с РД 52.24.643-2002 «Метод комплексной оценки степени загрязненности поверхностных вод» по удельному комбинаторному индексу загрязненности воды (УКИЗВ). Оценка образцов донных отложений производилась в соответствии с «Методическими указаниями по осуществлению государственного мониторинга водных объектов в части организации и проведения наблюдений за содержанием загрязняющих веществ в донных отложениях водных объектов».
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Результаты и обсуждение. Размещение объекта и контрольных (опорных) точек на трассе обследования показано на рисунке 1. Согласно генплану г. Волгограда, территория поймы реки Царица в верхнем и среднем русле относится к зоне озеленения территорий специального назначения, а в нижнем русле - к зоне озелененных территорий рекреационного назначения.
Обследованная река Царица (ранее Пионерка) проходит по высокоурбанизированной территории г. Волгограда с населением около одного миллиона человек. Общая длина реки составляет 19,2 км, площадь водосбора около 110 км2, в том числе в черте города - 40 км2.
Долина реки широкой трапецеидальной формы представляет собой один из многочисленных оврагов города, имеющих общую длину 59,6 км. В 60-е годы прошлого столетия в нижней части течения река была забрана в подземный коллектор, а пойма реки до ул. Череповецкой намыта песком на высоту 8-10 м, что исключило её затопление при разливе Волги. В настоящее время на данной территории обустроена рекреационная зона, парк им. А. Пахмутовой, музей «Россия - моя история» и др.
Из обильного ключа, находящегося у посёлка Максима Горького берет свое начало река Царица. Далее в нее впадают две реки - Талая и Глубокая, истоками которых также являются ключи.
Проведённое маршрутное обследование водосборной территории показало, что сухими степями и пологими склонами представлена приводораздельная часть в истоке, а пойма реки слабо выражена.
В средней части ширина долины составляет около 100 метров, а в нижней доходит до 250. Ергенинские пески на поверхность почвы выходят в верхней и средней части долины с подошвой на глубине 106-120 м, а пески кварцево-глауконитовые - в нижней. Тонкослоистые, тёмно-серые аргиллиты мощностью до 9,5 м наблюдаются в долине реки, мощность слоя аллювия составляет около 10 м. [2, 3].
Протекает река по 4 административным районам: сельскому Городищенскому на протяжении 12,3 км, и городским - Ворошиловскому, Дзержинскому и Центральному г. Волгограда на протяжении 6,9 км с общей численность населения более 407 тыс. человек.
Рисунок 1 - Трасса обследования / Figure 1 - Surveyroute
У основания 2-й Продольной магистрали в долине реки Царица, справа от дороги при движении к югу, находится источник, которому исполнилось 111 лет, занесенный в путеводитель святых мест России. Воды родника на расстоянии нескольких метров впадают в реку Царица. Формируется источник в основании ергенинских отложений.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
По классификации река относится к малым степным рекам, испытывает сильную антропогенную нагрузку, которая существенно отражается на её экологическом состоянии и влияет на условия проживания населения.
Водные ресурсы реки незначительны - расход воды в меженный период составляет около 0,02 м3 /сек, в весенний паводок доходит до 0,3 м3 /сек.
На присутствие водорастворимых органических и неорганических веществ указывает характерный цвет воды - от тёмно-серого до тёмно-зелёного, она мутная и непрозрачная (рисунок 2).
Рисунок 2 - Воды р. Царица / Figure 2 - The waters of the Tsaritsa river
Развитие процессов эрозии основано на сформировавшейся на водосборной территории дорожной сети без твёрдого покрытия. На них почвы смытые, уплотненные. В результате выпадения осадков или обильного весеннего снеготаяния на дорогах концентрируются водные потоки, приводящие к смыву почвогрунта и образованию струйных размывов (рисунок 3). Интенсифицирует процессы размыва воздействие на переувлажненное грунтовое дорожное полотно автомобильных колес. Местами дороги располагаются поперек склона, что приводит к формированию небольших откосов.
На всем протяжении русла реки на ее берегах располагаются дачные массивы и частные жилые домовладения. На средней части поймы, от ул. Полоненко до ул. Череповецкая, на склонах реки располагаются жилые массивы, местами практически до уреза воды, а в некоторых местах, непосредственно в пойме, располагаются стихийные огороды с подсобными постройками (рисунок 4).
Река сильно меандрирует в пойме по ширине до 100-150 м. Базис эрозии более 5 м. Поверхность склонов преобразована в результате строительства.
В пойме реки Царица (опорная точка 110, 2-я Продольная магистраль) скорость течения интенсивнее. Ширина русла не превышает 2-3 м. В результате подмыва берегов происходит оголение корневых систем древесных пород, после чего они выворачиваются из почвогрунта и погибают.
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Склоны антропогенно преобразованные. В результате строительства многоэтажных домов, магазинов и гаражей склоны отсыпаны грунтом без проведения укрепления и уплотнения, что приводит к интенсификации водной эрозии.
Рисунок 3 - Интенсификация размыва склона дорожной сетью
Figure 3 - Intensification of slope erosion by the road network
В настоящий момент прибрежная зона р. Царица захламлена твердыми коммунальными отходами (ТКО) и отходами строительства (рисунок 5).
Рисунок 4 - Самовольные застройки на водоохранной зоне Figure 4 - Unauthorized developments in the water protection zone
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
шшШ
Рисунок 5 - Характеристика захламления прибрежной защитной зоны Figure 5 - Characteristics of littering of the coastal protection zone
Прибрежная зона характеризуется зарастанием древесно-кустарниковой растительностью, а русло реки тростником. Установленные насосные станции для осуществления водозабора на хозяйственные нужды дачных обществ и домовладений ухудшают гидрологический и гидрохимический режимы реки и ее экологическое состояние. Отмечается наличие различных организованных водовыпусков, ливневых и канализационных (рисунок 6).
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Рисунок 6 - Канализационные водовыпуски / Figure 6 - Seweroutlets
По результатам обследования водного объекта в пределах прибрежной зоны выявлено 119 мест размещения твердых коммунальных и строительных отходов, общей площадью 9867,44 м2 и объемом 5398,07 м3, из них 2259,69 м3приходится на ТКО.
Некоторые участки прибрежной зоны, где не было зафиксировано мест свалочного мусора, сосредоточенного по геометрическим параметрам (площадь, высота), характеризуются различной степенью захламленности. При большой протяженности (более 100 м) или частоты встречаемости фрагментов отходов и мусора данные участки территории представляют собой фон захламления.
Наибольший объем ТКО отмечаются на маршруте с опорными точками, представленными на рисунке 7.
Рисунок 7 - Месторасположение и значение объёмов ТКО Figure 7 - Littering of the coastal zone with solid municipal waste
481
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Наибольший объем строительных отходов отмечается на маршруте с опорными точками, что представлено на рисунке 8.
Рисунок 8 - Месторасположение и значение объёмов строительных отходов
Figure 8 - Littering of the coastal zone with construction waste
Территории, захламленные отходами с различной степенью, отмечаются на маршруте с опорными точками, представленными в таблице 1.
Таблица 1 -Захламленность территории прибрежной зоны отходами
Tabl e 1 - Littering of the territory of the coastal zone with waste
Координаты точки / Coordinates of the point Номер опорной точки / Reference point number Степень захламленности территории, ед. з. / The degree of clutterof the territory, units Характеристика степени захламленности территории / Characteristics of the degree of clutteriness of the territory
48°43'01,602"СШ 44°22'45,528"ВД 9 26-40 Средняя степень захламленности / Average degree of clutter
48°42'56,532"СШ 44°26'30,798"ВД 40 26-40 Средняя степень захламленности / Average degree of clutter
48°42'31,632"СШ 44°29'23,874"ВД 85 41-60 Захламленная территория / Cluttered territory
48°42'25,284"СШ 44°29'07,308"ВД 113 26-40 Средняя степень захламленности / Average degree of clutter
48°42'27,456"СШ 44°29'06,984"ВД 125 11-25 Малая степень захламленности территории
48°42'38,202"СШ 44°28'49,416"ВД 134 11-25 Малая степень захламленности территории / A small degree of clutter in the territory
48°42'39,348"СШ 44°28'46,950"ВД 135 11-25 Малая степень захламленности территории / A small degree of clutter in the territory
Отмечены некоторые закономерности в формировании и распределении отходов: 1. Зависимость степени захламления территории от количества жителей на прилегающих территориях. Исток реки, находящийся в степной зоне с небольшим количеством мелких посёлков, характеризуется фоновым захламлением как строительными
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
отходами, так и отходами ТКО. В средней части реки с увеличением численности сельского населения объёмы захламления увеличиваются при сохранении структуры. Далее, с появлением многоэтажной застройки и увеличением проживающих на левом берегу реки объёмы отходов значительно увеличиваются.
2. Зависимость структуры отходов от характера жилищной застройки. На левом берегу реки, где преобладает многоэтажная застройка, основу захламления составляют строительные отходы, а на правобережье, где располагаются объекты индивидуальной жилой застройки, преобладают ТБО с большой долей шин, древесных отпилов, старой мебели и др.
3. Зоны захламления формируются в среднем и нижнем течении на выходе улиц к берегам реки.
На старозахламлённых территориях, уже заросших древесной растительностью, где отходы могут принимать порой причудливые формы, возможен только ручной способ сбора отходов, что приведет к значительному удорожанию их сбора (рисунок 9).
Рисунок 9 -Уникальная «взаимосвязь» дикой природы и творения человека Figure 9 - The unique "relationship" of wildlife and human creation
Большое количество старых автомобильных шин, находящихся на прибрежной защитной полосе, выделяет в окружающую среду целый ряд веществ: бензопирен, продукты окисления молекул бутадеин-стирольного каучука, полибутадеина, спиртов и т.д. Под воздействием осадков, солнца, ветра шины рассыпаются, и мелкая крошка покрывает поверхность почвы, проникает в неё и отравляет элементы ландшафта. На основании протоколов исследований химического состояния поверхностных вод установлено, что в истоковой части они относятся к третьему классу и характеризуются как «загрязнённые», а ближе к устьевой части - к четвёртому классу и характеризуются как «грязные», и с такой характеристикой они впадают в р. Волгу (таблица 2). Анализ данных указывает на то, что в истоковой части динамика нефтепродуктов и тяжёлых металлов характеризуется поступлением свежих загрязнений, а в устьевой части она характеризуется уже как «стадия хронического загрязнения».
***** ИЗВЕСТИЯ *****
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА: НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Таблица 2 - Характеристика загрязнений элементов водного объекта Table 2 - Characteristics of pollution of water body elements_
Пункт на-блюде-ния (точка отбора проб)/Observ ation point (sampling point) Характеристика загрязнений воды / Characteristics of water pollution Характеристика загрязнений донных отложений / Characteristics of bottom sediment contamination
УКИЗВ, класс и разряд / specific combinatorial index of water pollution (UKIZV), class and category Критические показатели загрязнения воды (КПЗ) / Critical indicators of water pollution Значение коэффициента донной аккумуляции (КДА) / Value bottom accumulation coefficient(BAC) Характеристика загрязнений / Characteristics of pollution
1,02 км южнее с. Студёно- Яблоновка/ 1.02 km south of the village of Studeno-Yablonovka УКИЗВ= 2,67; Класс 3 - загрязнённая; Разряд «а» загрязнённая;/ UKIZV= 2.67; Class 3-polluted; Category "A" contaminated Мутность, Цветность, ХПК / Turbidity, Chroma, COD КДА/ BAC =100-9000; Цинк,вал /zinc, gross (КДА/ BAC =2139); Свинец,вал/Lead, gross(^A/ BAC =2786); Медь,вал / Copper, gross(^A / BAC =1643); Нефтепродукты/ petroleum products(^A / BAC =5652); КДА/ BAC = 1000-90000; Марганец /Manganese (КДА/ BAC =14236); Поступление в водный объект свежих загрязнений / Fresh pollution entering the water body Высокий уровень хронического загрязнения водного объекта /High level of chronic pollution of the water body
120 м выше по течению отавтодороги «2-ая Продольная» / 120 mupstream-fromthehigh- way "2-aya Prod-ol'naya " УКИЗВ=4; Класс-4- «грязная»; Разряд «а» -«грязная» / UKIZV=4; Class-4 - "dirty"; Category "a" -"dirty" Цветность, Сухой остаток/ Chroma, Dryresidue КДА/ BAC =100-9000; Цин^вал^^, gross (КДА/ BAC =6266); Медь,вал / Copper, gross(^A/ BAC =2765); КДА/ BAC = 1000-90000; Марга-^^Manganese(^A / BAC =1076); Свинец,вал/ Lead, gross(^A/ BAC =17176); Нефтепродукты / petroleum products(^A/ BAC =12794) Поступление в водный объект свежих загрязнений / Fresh pollution entering the water body Высокий уровень хронического загрязнения водного объекта/ High level of chronic pollution of the water body
Характеристика загрязнений донных отложений истоковой части показывает значительное поступление таких загрязнений, как нефтепродукты и тяжелые металлы, в частности цинк, свинец и медь, а также хроническое загрязнение марганцем. С целью принятия решений по дальнейшему использованию донных отложений была проведена оценка их качества в соответствии с ГОСТ Р54000-2010. Удобрения органические. Сапропели. Общие технические условия.
В районе 1,04 км южнее с. Студено - Яблоновка донные отложения по содержанию тяжелых металлов (марганец, цинк, свинец, медь, кадмий) относятся к 1-му классу пригодности. Сапропели первого класса пригодности применяются под все виды сельскохозяй-
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
ственных культур, в садоводстве, цветоводстве, лесном хозяйстве, при рекультивации почв, отвалов, благоустройстве и озеленении городских, в том числе и рекреационных территорий, в дозах, рекомендованных с учетом вида культуры, плодородия каждого отдельного поля, планируемого для внесения специфического удобрения. Наибольший эффект от сапропеля получают при внесении под картофель, овощи, корнеплоды.
Ближе к устьевой части реки (120 м выше по течению от автодороги «2-я Продольная») по содержанию тяжелых металлов (марганец, свинец, медь, кадмий), и в частности по содержанию цинка, донные отложения можно отнести ко второму классу. Содержание веществ, определенных в донных отложениях, сопоставляется с критериями качества почвы. Такими веществами являются свинец (I класс опасности) и марганец (III класса опасности). Они по содержанию имеют категорию - «допустимая», значение суммарного показателя загрязнения Zc - отрицательное, так как превышения ПДК почвы по содержанию свинца и марганца нет. Допустимая категория загрязненности почв, которым соответствуют донные отложения по содержанию в них свинца и марганца, означает, что содержание химических веществ в почве превышает фоновое, но не выше ПДК, поэтому возможно их использование под любые культуры.
Учитывая перспективность изменения климата в сторону увеличения засушливых явлений, увеличения интенсивности осадков и увеличения объёмов ввода жилья на водосборной территории, в ближайшее время (5-7 лет) прогнозируем усиление антропогенной нагрузки на водный объект.
Результаты. Материалы маршрутных обследований, лабораторных исследований и сравнительного анализа фактических показателей с нормативными требованиями позволили определить основные факторы, отрицательно влияющие на экологическое состояние изучаемого водного объекта. Они следующие: формирование поверхностного стока талых и дождевых вод, инициирующих рост и развитие оврагов, а также привнесение в объект химических загрязнителей; сосредоточенный сток канализационных и ливневых вод; захламление долины реки свалками ТКО и строительным мусором; зарастание тростником и ухудшение гидрологического режима.
Технические и биологические мероприятия по экологической реабилитации поймы р. Царица должны быть направлены на:
- предупреждение развития водной эрозии почв склонов путём задержания осадков на месте их выпадения или регулированием поверхностного стока, используя бассейновый подход;
- ликвидацию канализационных водовыпусков и организацию сброса в городскую централизованную канализационную систему с очисткой на острове Голодный, которая в настоящее время находится в процессе строительства;
- реконструкцию гидротехнических сооружений (дамб и плотин) и восстановление открытого русла реки с проведением в местах, где это необходимо, пластики рельефа дна;
- проведение гидротехнических и мелиоративных работ, направленных на стабилизацию инженерно-геологических процессов и улучшение характеристик естественного откоса путём их залужения и/или высадки стокорегулирующих лесных полос;
- организацию сбора ТКО и строительного мусора с жилых массивов с проведением жёсткого контроля его исполнения на основании утверждённой нормативно-правовой базы для водосборной территории реки как «особо ценной территории»;
- ликвидацию объектов незаконного строительства и мест незаконной утилизации ТКО;
- сохранение и восстановление естественных уникальных мест.
Выводы. Возрастающий уровень антропогенного влияния урбанизации на гидрохимические показатели качества воды и донных отложений, отрицательно влияющих на экологическое состояние элементов ландшафта, качество воды в р. Волги и
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
здоровье населения, требует организации санитарно-экологического мониторинга для оценки как пространственно-временной изменчивости количества поступления загрязняющих веществ, так и концентрации химических веществ в стоке и водном объекте и принятия решения о необходимости проведения технической и биологической мелиорации р. Царица. Значимость долин малых рек в условиях всё возрастающей антропогенной нагрузки в городских границах значительно возрастает по сравнению с «дикой» природой. Часто городские жители используют ее как легкодоступную зону отдыха выходного дня, особенно в малолесных сухостепных регионах Волгограда, поэтому разработка мероприятия по экологической реабилитации малых степных экологически нагруженных рек имеет важное социальное значение.
Библиографический список
1. Антропогенная нагрузка на реку Сухая Мечётка в границах города Волгограда / С. Я. Семененко [и др.] // Известия НВ АУК. 2021. № 2 (62). С. 416-431.
2. Брылёв В. А., Соснина А. С. Геоэкологическое состояние рек Волгоградской агломерации // Академическая наука - проблемы и достижения, NorthCharleston. GreateSpace, 2016. С. 20-23.
3. Геоморфология Волгоградской области / В. А. Брылёв, И. С. Дедова, Н. П. Дьяченко, Е. В. Мелихова, Ю. А. Голикова: коллективная монография. М., 2017. 223 с.
4. Иванютин Н. М. Комплексная оценка пригодности воды реки Альма для целей ирригации // Экология и строительство. 2019. № 4. С. 22-32.
5. Кумани М. В., Голосов В. Н. Гидрохимические особенности катастрофического загрязнения реки Псёл под влиянием эрозионно-гидрологических процессов на водосборе // Водные ресурсы. 2021. Т. 48. № 4. С. 461- 472.
6. О некоторых аспектах оценки негативного антропогенного воздействия на качество поверхностных водных объектов в системе обеспечения экологической безопасности / Р. Н. Бубенов, В. И. Борисенко, А. А. Даниленко, Л. А. Бубенова // Юг России экология, развитие. 2018. № 13 (4). С. 147-156.
7. Отюкова Н. Г. Гидрохимический режим в речных аквальных комплексах (на примере малой реки Ильд бассейна Рыбинского водохранилища) // Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 4. С. 424-427.
8. Семененко С. Я., Морозова Н. В. Рекультивация почвы методом ферментативной биостимуляции на объекте захоронения твёрдых бытовых отходов // Известия Нижневолжского агро-университетского комплекса: наука и профессиональное образование. 2017. № 3 (47). С. 78-86.
9. Современное состояние и проблемы развития водохозяйственной сферы в регионах юга России / Т. А. Шехбузова, А. А. Вартумян, И. С. Штапова, Н. В. Медяник, Н. П. Жуковская // Юг России: экология, развитие. 2017. № 12 (1). С. 62-72.
10. Сорокина Е. И., Маковкина Л. Н. Экологические проблемы водных объектов Волгоградской области // Актуальные проблемы права: материалы Междунар. науч. конф. Москва: Буки-Веди, 2015. С. 173-176.
11. Теличенко В. И., Потапов А. Д., Блази К. Оценка техногенного воздействия наречные экосистемы и уровень экологической опасности загрязненных донных отложений // Интеграция, партнерство и инновации в строительной науке и образовании: сб. материалов Между-нар. науч. конф. М.: МГСУ, 2012. С. 506-512.
12. Чашечкин Ю. Д., Розенталь О. М. Структура речного потока и её влияние на распределение загрязняющего воду вещества // Водные ресурсы. Т. 46. № 6. С. 582-591.
13. Ясинский С. В., Венецианов Е. В., Вишневская И. А. Диффузное загрязнение водных объектов и оценка выноса биогенных элементов при различных сценариях землепользования на водосборе. Водные ресурсы. 2019. Т. 46. № 2. С. 232-244.
14. Berger K. Validation of the hydrologie évaluation of landfill performance (HELP) model for simulating the water balance of cover systems. Berlin: Springer-Verlag, 2000. 1438 p.
15. Moustakas K. Sampling and Analysis Of Solid Municipal Waste In Balkan Region: The First Results And Their Significance. https://www.iswa.org/uploads/tx_iswaknowledgebase/ Moustakas.pdf
16. Status and perspectives of waste management in the Arab countries / A. Nassour, M. Nelles, A Majanny, M Al-Ahmad // ISWA World Congress. Hamburg, 2010. C. 56-70
НИЖНЕВОЛЖСКОГО АГРОУНИВЕРСИТЕТСКОГО КОМПЛЕКСА НАУКА И ВЫСШЕЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАНИЕ
Информация об авторах Семененко Сергей Яковлевич, доктор сельскохозяйственных наук, профессор, главный научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт орошаемого земледелия» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская область, г. Волгоград, ул. Тимирязева, д. 9). E-mail: [email protected] Тел. 8(961) 068-52-07. ORCID https://orcid.org/0000-0001-5992-8127
Морозова Наталия Владимировна, кандидат технических наук, старший научный сотрудник, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр «Немчиновка» (Московская область, Одинцовский район, р.п. Новоивановское). E-mail: [email protected] Тел. 8(905)-331-20-30. ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2907-775X Марченко Сергей Сергеевич, кандидат технических наук, доцент, Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Волгоградский государственный аграрный университет» (400002, Южный федеральный округ, Волгоградская область, г. Волгоград, пр-т Университетский. д. 26. E-mail: [email protected] Тел. 8(909) 377-95-99. ORCID: http://orcid.org/0000-0002-2627-6465
DOI: 10.32786/2071-9485-2022-03-55 THE STUDY OF THE DYNAMIC CALCULATION ALGORITHM FOR REDUCING THE FACTORS INCREASING THE VIBRATIONAL MOVEMENTS OF VEHICLES LEADING TO DAMAGE OF THE TRANSPORTED
FRUIT AND VEGETABLE PRODUCTS
1 1 12 I.A. Uspensky , M.B. Antonenko , N. V. Limarenko ' ,
3 1 1
H.A. Antonenko , I. A. Yukhin , A. A. Golikov
1Ryazan State Agrotechnological University named after P. A. Kostychev, Ryazan 2Don State Technical University, Rostov-on-don 3Ryazan Institute the branch of the Moscow Polytechnic University, Ryazan
Received 11.05.2022 Submitted 03.08.2022
The work was performed under the grant, the research Fund of assistance to development of small forms of enterprises in scientific-technical sphere, contract number3822GS1 / 63200-dated
12/19/2020
Summary
The prospects of using dynamic calculation are substantiated on the example of the simplest model of a movable load for any vehicles in order to minimize the mechanical effects of transported fruits and vegetables by reducing the factors that increase the oscillatory movements of the car. The dependence of the root-mean-square deviation of the vibration velocity of the sprung mass on the stiffness of the spring, the mass of the car and its speed is considered.
Abstract
Introduction. Due to the increased volume of transported agricultural products, the load on roads and transport facilities has increased. The dynamic impacts arising during transportation affect both roads, bridge structures, and vehicles with fruit and vegetable products in them, which, as a result, leads to damage to it, affecting further storage. Studies have shown that mechanically damaged potatoes begin to get sick after two to three weeks [1, 2, 3, 13, 14]. Thus, finding ways to reduce damage to fruit and vegetable products transported by freight transport is a timely urgent task, one of the significant aspects of which is the problem of improving the moving load model in the dynamic analysis of vibrations of road bridges, cross roads and highways. Based on the analysis, the goal of the study is formulated, which consists in minimizing the mechanical impacts on the transported fruit and vegetable products by reducing the factors that increase the oscillatory movements of cars by developing a new method of dynamic calculation. Materials and methods: An analysis of published materials on the problem, the results of preliminary studies of the impact of a moving load, during the transportation of agricultural products, on spans of bridge structures, revealed the factor of using the assumed uniform movement in the construction of bridges [4, 15]. This assumption is based on the fact that a slight change in the speed of the car during movement has practically
